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Sobre o Masterclass

Não é raro encontramos alunos do Ensino Médio que achem Física uma matéria chata e difícil. A disciplina, entretanto, é muito mais do que as fórmulas prontas e os cálculos matemáticos apresentados na maior parte das escolas. O MasterClass, evento internacional organizado pelo SPRACE, tem como objetivo mostrar para estudantes (e professores) que a Física é fascinante! Através do seu estudo, podemos aprender mais sobre alguns dos maiores mistérios do universo – do que ele é formado? Como ele funciona?

O SPRACE, em colaboração com a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), realiza anualmente três edições do MasterClass. Na primeira delas, em homenagem ao Dia Internacional das Mulheres e Meninas na Ciência, o evento é feito apenas com meninas. Na edição Avançada, os alunos são preparados para o MasterClass em suas próprias escolas e visitam o SPRACE em um único dia. Por fim, a tradicional edição de Iniciantes é realizada ao longo de dois dias.

A ideia do MasterClass, em todas suas edições, é apresentar aos participantes nosso centro de pesquisa e dar a oportunidade para os alunos trabalharem com mentores para aprender mais sobre a Física dos séculos XX e XXI, pouco contemplada pelos currículos escolares. No MasterClass Feminino, em especial, também temos o objetivo de inspirar meninas a seguirem carreira nas áreas STEM (da sigla em inglês para Science, Technology, Engineering and Mathematics), nas quais há uma acentuada diferença de gênero.

Entre as atividades propostas, estão palestras que apresentam aos alunos o Modelo Padrão, teoria que descreve as partículas fundamentais da natureza que conhecemos hoje e suas interações. Após aprender a teoria, os alunos podem analisar dados reais obtidos pelo Large Hadron Collider (LHC), o acelerador de partículas do CERN, e discutir os resultados em videoconferência com outros centros de pesquisa internacionais, incluindo com pesquisadores da próprio CERN. Este ano, junto conosco, participarão centros de pesquisa de: Rome Sapienza e Genova (Itália), Debrecen (Hungria), Plovdiv  e Ruse (Bungária), Teerã (Irã) e Zagreb (Croácia).

Além disso, os estudantes participam de atividades de demonstração e de jogos educativos. Entre eles está o SPRACE Game, jogo desenvolvido pelo SPRACE que ensina, de forma divertida, conceitos da Física de Altas Energias como quarks, carga de cor e muito mais.

Abaixo, saiba mais sobre cada uma das edições do MasterClass e suas respectivas agendas e cronogramas.

Edições 2022

Palestras

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1. A Estrutura Elementar da Matéria

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2. Os Aceleradores e as Experiências do CERN

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3. Introdução à Análise de Dados

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Exercícios

Durante os exercícios, os alunos analisarão dados que simulam eventos obtidos pelo detector CMS (Compact Muon Solenoid). Os participantes irão estudar eventos previamente selecionados contendo múons ou elétrons. Os múons são as partículas de mais fácil detecção no CMS e permitem estudar a produção de diversas partículas que neles decaem. Apesar de detecção mais difícil, elétrons também permitem estudos semelhantes aos dos múons.

Nas atividades, os alunos irão procurar por bósons W e Z (partículas responsáveis por mediar a chamada “interação fraca”) através de seus decaimentos em múons ou eléctrons. Através de um visualizador de eventos, eles poderão acessar e identificar os componentes do detector que registraram o evento. A partir destes sinais, terão condições de avaliar se este evento tem grande probabilidade ou não de vir de um W ou de Z. Eventos de W ou de Z têm assinaturas diferentes, e um dos objetivos do exercício é saber distinguir estes dois tipos de eventos.

Utilizando eventos contendo pares de elétrons ou múons que tiveram sua origem no decaimento de uma partícula primária, é possível reconstruir a chamada massa invariante dessa partícula. Essa quantidade é formada a partir da medição da energia e momento (quantidade de movimento) de cada múon/elétron. Para os eventos que acreditamos serem oriundos do decaimento de um Z iremos construir a massa invariante dos dois múons ou elétrons e formar um histograma. Em princípio podemos determinar a massa do Z, assim como o tempo de vida médio (ou seja, quanto tempo ele demora a decair) através deste histograma. Os histogramas feitos pelos alunos serão mostrados na videoconferência e comparados com os resultados de outros estudantes ao redor do mundo. Os resultados serão discutidos e comparados com os resultados oficiais do CMS.

Antes do exercício haverá uma breve explicação dos procedimentos a serem adotados pelos participantes. Durante a realização do exercício, professores, estudantes de pós-graduação e voluntários ajudarão os participantes a classificar os eventos.

Os dados para análise podem ser baixados em http://tiny.cc/BRmasterclass2021.

Ao final da videoconferência, haverá o MasterClass Quiz, a ser dado pelos moderadores, com o objetivo de ser uma atividade lúdica e divertida envolvendo os estudantes!

Organizadores

Sandra Padula • Sandra.Padula@cern.ch
Pedro Galli Mercadante • mercadan@gmail.com
Valéria Silva Dias • valeria.dias@usp.br
Nelson Barrelo • nbarrelo@gmail.com
Cleide Rizzatto • cleide.rizzatto@gmail.com
Fernando Luiz de Campos Carvalho • fdecamposcarvalho@gmail.com