QuarkNet [1] es un programa de desarrollo profesional docente a largo plazo basado en la investigación [2] en los Estados Unidos, financiado conjuntamente por la National Science Foundation [3] y el Departamento de Energía de los EE. UU . [4] Desde 1999, QuarkNet ha establecido centros en universidades y laboratorios nacionales que realizan investigaciones en física de partículas (también llamada física de alta energía) en los Estados Unidos , y ha estado llevando dicha física a las aulas de las escuelas secundarias . Los programas de QuarkNet se describen en elinforme National Science Education Standards [5] (1995) del National Research Council y respaldan los Next Generation Science Standards (2013).
El campamento de verano es una actividad nacional anual [6] que permite a los profesores ver detectores y colisionadores, así como formar grupos de investigación para procesar datos experimentales . Los profesores han estado trabajando en grupos separados investigando los disparadores publicados por CMS desde principios de 2011. Los grupos buscan en los datos evidencia de los bosones J/Psi, Z y W. Utilizaron Excel para reconstruir la masa invariante de una partícula cuando se les da el cuatrivector de los productos de desintegración de esa partícula. Además, los participantes asisten a varias charlas y visitas a áreas técnicas.
Las principales investigaciones estudiantiles de QuarkNet apoyadas a nivel nacional son estudios de rayos cósmicos . Trabajando con técnicos de Fermilab y físicos investigadores, el personal de QuarkNet ha desarrollado un detector de muones de rayos cósmicos en el aula que utiliza las mismas tecnologías que los detectores más grandes de Fermilab y CERN . Para apoyar la colaboración entre escuelas, QuarkNet colabora con el Proyecto Interacciones para comprender el universo (I2U2) para desarrollar y apoyar el laboratorio electrónico de rayos cósmicos. [7] Un laboratorio electrónico es una investigación dirigida por estudiantes y guiada por el docente que utiliza datos experimentales. Los estudiantes tienen la oportunidad de organizar y realizar una investigación auténtica y experimentar el entorno de una colaboración científica. Las escuelas participantes instalan un detector en algún lugar de la escuela. Los estudiantes recopilan y cargan los datos en un servidor central ubicado en el Laboratorio Nacional Argonne . Los estudiantes pueden acceder a los datos de los detectores en el grupo para usarlos en estudios, como determinar la vida útil (media) de los muones , el flujo general de muones en los rayos cósmicos o un estudio de lluvias de aire prolongadas .
En el verano de 2007, QuarkNet inauguró el Programa de Becarios QuarkNet para desarrollar el potencial de liderazgo de los profesores que trabajarían con el personal para proporcionar actividades de desarrollo profesional y apoyo a los centros. Tres grupos de becarios en las áreas de estudios de rayos cósmicos, LHC y enseñanza y aprendizaje comparten responsabilidades para ofrecer talleres y sesiones, desarrollar materiales de talleres, apoyar laboratorios electrónicos y clases magistrales, dar presentaciones en AAPT y más. En 2009, un nuevo grupo de becarios se unió al programa. Los becarios de liderazgo trabajan con el personal para apoyar a los centros y recopilar datos sobre el rendimiento del centro. [ cita requerida ]
Desde 2007, [8] QuarkNet ha organizado un programa nacional de un día para estudiantes llamado Masterclass, que inicialmente estudiaba datos del CERN de la era del Gran Colisionador de Electrones y Positrones , y ahora estudia datos de ALICE , ATLAS o CMS. Además del análisis de datos, la jornada ofrece conferencias y la oportunidad de discutir los resultados. [ cita requerida ]
Basándose en un modelo de la Universidad de Notre Dame , QuarkNet ofrece un programa de investigación de verano para estudiantes desde 2004. [9] Normalmente, equipos de cuatro estudiantes de secundaria supervisados por un profesor pasan seis semanas involucrados en varios proyectos de investigación de física. Algunos centros optan por modificar este modelo, involucrando a más estudiantes y/o menos tiempo. La investigación está asociada con ATLAS y CMS, la I+D del Colisionador Lineal Internacional , detectores de muones de rayos cósmicos, I+D de fibra óptica y más. Los equipos reciben apoyo en hasta 25 centros cada verano. Algunos ejemplos de títulos de investigación recientes incluyen: Búsqueda e identificación de la comparación de la cantidad de eventos de muones con los cambios meteorológicos diarios, Señales de rayos cósmicos en eco de radar, Fibras para calorímetro directo, Los efectos de las impurezas en la detección de señales de radio en el hielo, Calorimetría de placas de cuarzo, Asimetría galáctica de la Vía Láctea y diseño de imanes de RF, y Estimaciones de masa de lente débil del cúmulo de arco de Elliot. [ cita requerida ]