쿼크넷
QuarkNet| QuarkNet 요약(2016년 9월 기준) | ||
| 운용년수: | 18 | |
| 표시된 주 및 지역: | 30 | |
| QuarkNet 센터: | 52 | |
| 참가 교사: | 655 | |
| 자원봉사 멘토: | 84 | |
| QuarkNet용 우주선 검출기: | 260 |
QuarkNet은[1] National Science[3] Foundation과 US Department of [4]Energy가 공동 출자하는 미국의 장기 연구 기반 교사 전문성 개발[2] 프로그램입니다.1999년부터 QuarkNet은 미국 전역에 입자 물리학(고에너지 물리학이라고도 함) 연구를 수행하는 대학과 국립 연구소에 센터를 설립했습니다.멘토 물리학자 및 물리교사가 협력하여 최첨단 물리학을 고등학교 교실에 도입합니다.QuarkNet은 교사와 학생을 위한 연구 경험, 교사 워크숍 및 지속적인 후속 지원을 제공합니다.이러한 활동을 통해 교사는 과학 연구에 대한 지식과 이해를 높이고, 이 경험을 교실에 전달하여 학생들이 현대 물리학 연구의 실체와 과정에 참여하도록 합니다.교사들은 그들의 참여에 대해 학점을 받을 수 있다.QuarkNet 프로그램은 National Research Council National Science Education Standards[5] 보고서(1995년)에 기술된 "베스트 프랙티스"에 따라 설계 및 수행되며 차세대 과학 표준(2013년)을 지원한다.
목표와 조직
원래 QuarkNet은 일리노이주 바타비아의 페르밀랍 테바트론에서 CDF 및 Dö 실험에 참여하는 물리학자들과 스위스 제네바의 CERN에 있는 대형 강입자 가속기(LHC)에서 ATLAS 및 CMS[6] 실험에 참여하는 물리학자들이 주도하는 센터를 설립했습니다.그것은 분야를 광범위하게 대표하는 다른 입자 물리학 실험에 참여하는 센터들을 포함하도록 확장되었다.
| QuarkNet 목표 | |
| QuarkNet 교사는 학생들에게 특히 입자물리학에 대한 과학적 숙달도를 높일 수 있는 기회를 제공합니다. | |
| QuarkNet 교사는 학생들이 자연계의 현상을 해석하고 평가하고 설명할 수 있는 환경을 만듭니다. | |
| QuarkNet 교사의 학생들은 과학적 지식이 어떻게 발달하는지를 이해하고 과학적 실천과 담론에 참여한다는 증거를 보여준다. | |
| QuarkNet 교사들은 보다 전문적이게 된다. |
QuarkNet은 두 가지 수업 비전을 지원합니다.
• 교사는 운동량이나 에너지 등의 과목을 가르칠 때 입자 물리 예를 사용합니다.
• 교사는 학생들에게 과학에 깊이 관여할 수 있는 기회를 제공하는 과학적 탐구 기반의 학습 환경을 만든다.교육 전략은 과학자들이 연구를 통해 지식을 쌓는 방식을 모방한다.
QuarkNet은 중앙 설계와 인프라를 갖춘 입자 물리학 실험처럼 조직되어 있으며 전국 연구 그룹 간에 분산되어 있습니다.물리학자, 교사 및 학생 간의 상호작용은 주로 지역 센터에서 이루어집니다.이러한 센터들이 번창하기 때문에 프로그램이 번창합니다.현재 이 프로그램의 주요 조사자는 Marge Bardeen (Fermilab), Dan Karmgard and Mitch Wayne (노트르담 대학), Anna Gousiou (워싱턴 대학)입니다.바딘은 이 프로그램의 대변인이다.4명의 물리학 교사가 센터에 자원과 서비스를 제공하고 센터 퍼포먼스에 대한 가이드라인을 제공합니다.또한, 직원은 국가 차원의 활동을 책임진다.이들은 데이터캠프와 마스터클래스를 포함한 워크숍을 주도하고 우주광선 뮤온 검출기를 포함한 교육자료 개발, 평가를 위한 데이터 수집 등을 하고 있다.그 능력을 향상시키기 위해서, 스탭은 QuarkNet Fellows라고 불리는 교사 그룹과 협력하고 있습니다.이들은 다른 교사들을 위한 전문 개발 프로그램을 제공하는 것을 돕고 있습니다.
데이터 캠프
여름 신병 훈련은 교사들이 페르미랍을 방문하여 가속기와 탐지기를 직접 볼 수 있는 기회를 제공하는 지속적인 국가[7] 활동입니다.기존 QuarkNet 센터의 교사들은 부트캠프에 참가하여 연구 그룹을 구성하여 실험 데이터를 탐색합니다.이들은 자신이 알고 있는 물리(즉, 에너지와 운동량 보존)를 데이터에 부호화된 물리학을 풀기 위해 적용합니다.이를 통해 교사들은 실험자들이 하는 것과 정확히 같은 방식으로 검출기 내부에서 일어난 일에 대한 새로운 지식을 쌓을 수 있습니다.교사들은 2011년 초에 CMS에 의해 발표된 트리거를 조사하기 위해 별도의 그룹으로 활동합니다.이 그룹은 J/Psi, Z, W 보손의 증거를 찾기 위해 데이터를 검색합니다.그들은 입자의 붕괴 생성물의 4 벡터가 주어졌을 때 입자의 불변 질량을 재구성하기 위해 엑셀을 사용했다.또, 참가자는 몇개의 강연에 출석해, 기술 분야의 투어를 실시합니다.
우주선 연구
국가 차원에서 지원되는 QuarkNet 학생 조사는 주로 우주선 연구입니다.QuarkNet 직원은 페르미랍 기술자 및 연구 물리학자들과 협력하여 페르미랍 및 CERN에서 가장 큰 검출기와 동일한 기술을 사용하는 강의실 우주선 뮤온 검출기를 개발했습니다.QuarkNet은 학교 간 협업을 지원하기 위해 I2U2(Interactions in Universe) 프로젝트와 협력하여 Cosmic Ray [8]e-Lab을 개발하고 지원합니다.e-Lab은 실험 데이터를 사용한 학생 주도의 교사 안내 조사입니다.학생들은 진정한 연구를 조직하고 수행할 수 있는 기회와 과학적 협업의 환경을 경험할 수 있는 기회를 갖는다.참가 학교들은 학교 어딘가에 탐지기를 설치했다.학생들은 데이터를 수집하여 Argonne National Laboratory에 있는 중앙 서버에 업로드합니다.학생들은 클러스터의 모든 검출기의 데이터에 액세스하여 뮤온의 (평균) 수명, 우주선의 뮤온 전체 플럭스 또는 확장 공기 샤워 연구와 같은 연구에 이러한 데이터를 사용할 수 있습니다.
펠로우
2007년 여름, QuarkNet은 QuarkNet 펠로우 프로그램을 개시해, 스탭과 협력해, 전문적인 개발 활동이나 센터 서포트를 제공하는 교사의 리더쉽을 개발했습니다.우주선 연구, LHC 및 교육 및 학습 분야의 3개 펠로우 그룹이 워크숍 및 세션 제공, 워크숍 자료 개발, e-Lab 및 마스터 클래스 지원, AAPT 프레젠테이션 등의 책임을 공유하고 있습니다.2009년에 새로운 펠로우 그룹이 그 프로그램에 합류했다.리더쉽 펠로우들은 직원들과 협력하여 센터를 지원하고 센터 성능에 대한 데이터를 수집합니다.
마스터 클래스
2007년 QuarkNet은 EPPOG에서 제공하는 프로그램을 기반으로 하고 Large Electron-Positron Collider 시대의 CERN 데이터를 연구한 미국 Masterclasses를 [9]처음으로 시범 운영했습니다.오늘날 마스터 클래스는 ALICE, ATLAS 또는 CMS 데이터를 연구합니다.마스터클래스는 학생들로 구성된 팀이 인근 대학이나 연구소를 방문해 입자물리학의 주제와 방법에 대한 통찰력을 얻는 하루짜리 국가 행사이다.주간 학생:
- 표준 모델에 대한 강의를 듣고 이벤트 분석 방법을 배우십시오.
- 다양한 CERN 입자 물리학 실험에서 1,000개의 이벤트를 분석합니다.
- CERN 또는 Fermilab의 물리학자가 주최하는 화상 컨퍼런스에서 3~6명의 다른 학생 팀과 결과에 대해 논의합니다.
2007년은 LEP 실험의 DELPHI 및 OPAL 검출기에서 전자-양성자 상호작용을 분석한 것이다.
2009년은 ATLAS 검출기에서 시뮬레이션된 양성자-양성자 충돌의 분석이었다.데이터에서 "숨겨진" 것은 힉스 보손으로부터 예상되는 신호를 나타내는 단일 사건이었다.
2010년은 LEP 데이터로 돌아갔습니다.
2011년은 LHC 데이터가 마스터 클래스에 통합된 첫 해였다. ATLAS(Z 및 W-보손 측정), ALICE(낯선 입자의 경우), CMS(J/γ 중간자)에 대한 연습이 있었다.
2012년에는 확장된 CMS 데이터(W/Z 측정, J/psi 측정은 여전히 사용 가능하지만 국제 마스터 클래스에서 지원되지 않음)가 통합되었습니다.
하계 학생 연구 프로그램
노트르담 대학의 모델을 바탕으로 쿼크넷은 [10]2004년부터 여름 학생 연구 프로그램을 제공해 왔다.일반적으로, 한 명의 교사가 감독하는 네 명의 고등학생들로 구성된 팀은 다양한 물리학 연구 프로젝트에 6주를 소비합니다.일부 센터에서는 더 많은 학생 및/또는 더 적은 시간을 사용하여 이 모형을 수정하도록 선택합니다.이 연구는 ATLAS와 CMS, 국제 선형 충돌기 R&D, 우주선 뮤온 검출기, 광섬유 R&D 등과 관련되어 있다.팀은 매년 여름 최대 25개의 센터에서 지원된다.최근의 연구 제목은 다음과 같습니다.Muon 이벤트량과 레이더 에코의 우주선 신호, 전방 열량계용 섬유, 얼음의 전파 신호 검출에 미치는 불순물의 영향, 석영판 열량계, 은하수 및 자석의 은하 비대칭성 및 약한 자석 설계 비교 및 확인rc 클러스터
레퍼런스
- ^ QuarkNet 웹사이트
- ^ QuarkNet은 교사를 양성하고 학생들을 연구에 참여시킵니다.Fermilab Today 2007년 8월 1일
- ^ NSF Award Abstract 2007
- ^ DOE 과학 사무국, 2005년 세계 물리학의 해 기념
- ^ 국가과학교육기준
- ^ 페르밀라브는 QuarkNet으로 물리교육을 강화했습니다." 페르밀라브 투데이 2006년 8월 16일
- ^ QuarkNet의 바쁜 일주일, 페르미랍 투데이 2004년 6월 28일
- ^ 우주레이 e-랩
- ^ 「최초의 유럽 마스터 클래스」2007년 3월 30일, 페르미랍 투데이.
- ^ http://news.fnal.gov/2004/08/spent-summer-vacation-quarknet-students-experience-real-work-fermilab-scientists/ "그들이 여름방학을 어떻게 보냈는지:QuarkNet 학생들은 페르미랍 과학자의 실제 작업을 경험합니다." 페르미랍 투데이 2004년 8월 4일]
