Zvětšit obrázek

Mick Storr, „ duše“ učitelských týdnů v laboratoři CERN, při přehlídce haly, kde se testují magnety.

Jedním z faktorů, který by v budoucnu mohl významně ohrožovat rozvoj nejen České republiky, je malý zájem mládeže o studium náročných technických a přírodovědných oborů. Pokud chceme udržet a dál zvyšovat technologickou vyspělost a rozšiřovat naše poznání přírodních zákonitostí ovládajících svět okolo nás, potřebujeme mít v této oblasti dostatek zvídavých zájemců. Velmi důležitým prvkem, který míru zájmu o technické a přírodovědné poznání ovlivňuje, jsou kvalitní a zaujatí učitelé základních a středních škol. Jednou z možností jak takové učitele získat, je poskytnout jim inspirující možnost přímého kontaktu se současným vědeckým výzkumem v dané oblasti.

Toho si je vědoma i laboratoř CERN a proto již řadu let pořádá „Národní učitelské týdny“ - týdenní pobyty zejména středoškolských učitelů fyziky ze spolupracujících zemí v laboratoři CERN. Pomocí přednášek a návštěv příslušných experimentálních zařízení se pedagogové seznámí s experimenty, na nichž laboratoř CERN pracuje. Přednášky jsou v jejich rodném jazyce prezentovány vědci z dané země, kteří se podílejí na projektech. V angličtině pak velmi přístupnou formou přednášejí odborníci odpovědní za učitelské programy. Pedagogové jsou tak celý týden v přímém kontaktu s řadou fyziků, kteří v CERNu pracují a mohou s nimi diskutovat. Zažívají atmosféru na tomto špičkovém pracovišti, kde lze například v jídelně potkávat světoznámé odborníky, mezi nimiž jsou i nositelé Nobelovy ceny.

Zvětšit obrázek

Už začátkem prosince vládla v CERNu vánoční atmosféra.

Přednášky učitelům poskytují zajímavé informace o historii a úkolech laboratoře CERN, výzkumech, které se zde provádějí. Umožňují jim prohloubit znalosti o standardním modelu hmoty a fyzikálních interakcí, jenž je současnou teorií popisující struktury hmoty. V programu jsou i praktická cvičení, například stavba jednoduché mlžné komory pro detekci nabitých částic. Úkolem není naučit účastníky částicovou fyziku, což za tak krátkou dobu ani není možné. Nejde ani o snahu významně rozšířit výuku tohoto oboru na základních či středních školách. Cílem je, aby si učitelé sáhli na jedno z odvětví moderní vědy a přenesli na své žáky zkušenost, že fyzika není uzavřeným souborem pavučinami opředených znalostí omílaných v učebnicích. Naopak, že je v ní obrovské množství otevřených otázek, na které zatím neznají odpovědi ani ti nejchytřejší z vědců. A že k řešení tajenek mohou v budoucnu přispět právě někteří z nich. Dobrý učitel i ty, pro něž se fyzika nestane koníčkem či povoláním, dokáže přesvědčit, že jde o vědu užitečnou a zajímavou. A tak se díky Národním učitelským týdnům vlastně obracíme k žákům pedagogů, kteří se jich účastní. Mohou tak zasvěceně diskutovat se studenty o často medializovaných novinkách z experimentů LHC, což nepochybně přispěje i k jejich autoritě.

Zvětšit obrázek

Experimentem ALICE nás provázel kolega Karel Šafařík. Na snímku je místnost s expozicí vzorků a informacemi o použitých detektorech.

S kolegy Jiřím Dolejším z MFF UK a Jiřím Ramešem z FzÚ AVČR jsme v roce 2010 již po třetí rok pomáhali organizovat Český učitelský týden. V minulých letech se díky osvícené sponzorské podpoře kraje Vysočina podařilo jeho učitelům zorganizovat akci pro zhruba čtyřicet účastníků a pro dopravu využít autobus. Cestou do Ženevy a zpět tak mohly navštívit nejen historické a přírodní pamětihodnosti ale také zajímavosti technické. O prvním ročníku jsem na Oslovi psal zde a fotografie pořízené učiteli v ročníku druhém jsem využil v několika článcích o fyzice, která se v laboratoři CERN dělá. Loni se bohužel sponzor nenašel a tak byla akce pořádána jen zhruba pro polovinu účastníků a bez autobusu. Tentokrát proběhl Český učitelský týden i v jiném termínu. Místo jara se konal těsně po Mikuláši a tak jsme trochu trnuli, zda se nám podaří i přes extrémní výkyvy počasí se do Ženevy dostat. 

Zvětšit obrázek

Dipólový magnet urychlovače LHC před novým výstavním pavilonem v CERNu.

Tentokrát účastníci měli možnost navštívit pracoviště tří experimentů LHC. Podívali se do řídícího střediska největšího experimentu ATLAS a u experimentu ALICE se kromě velínu dostali i do místností, kde je základní část elektroniky dodávající energii a kontrolující detektory. Navštívili také iontové zdroje produkující ionty vodíku a olova pro lineární urychlovač, který slouží jako první stupeň celého systému urychlovačů, jenž končí u LHC. Hlavně u atomu olova bylo zajímavé se dozvědět, jak se postupně docílí očesání úplně všech elektronů z jeho obalu. Zajímavá byla i prohlídka úplně nové audiovizuální expozice CERNu v pavilonu pro veřejnost.

I tentokrát nám to s termínem vyšlo perfektně. Srážení jader olova na urychlovači LHC skončilo v pondělí po našem příjezdu do CERNu. Provoz celého zařízení se zastavil kvůli vánoční přestávce. Začátkem letošního roku proběhnou kontroly a testy. Po nich se urychlovač opět naplno rozběhne a bude zase srážet protony s kinetickou energií více než 3 500 krát větší, než je energie odpovídající jejich klidové hmotnosti. Počet shluků urychlovaných protonů i jejich počet v těchto shlucích se bude stále zvyšovat. Tím bude růst i celková intenzita obou svazků, počet zaznamenaných srážek a pravděpodobnost, že zachytíme některou z těch vzácných, při kterých vznikne třeba nějaká nová exotická částice.

Zvětšit obrázek	Zvětšit obrázek
Řídící místnost experimentu ALICE.	Chlazení mlžné komory je třeba zajistit pomocí suchého ledu.

Vánoční přerušení činnosti urychlovače umožnilo návštěvu experimentů v podzemí. A tak se nám poštěstilo dostat se až těsně k druhému největšímu experimentálnímu zařízení CMS. S hmotností 12 500 tun je nejtěžším detektorovým systémem na LHC. Jeho cíle jsou podobné jako u experimentu ATLAS, tedy hlavně hledání nových těžkých částic, jako je třeba Higgsův boson nebo supersymetrické částice. Vstup k experimentu CMS je vzdálen od hlavního areálu CERN, takže jsme pro cestu k němu využili mikrobus. Nejdříve jsme si prohlédli kontrolní místnost, pak si před vstupem do podzemí nasadili nevyhnutné ochranné přilby a poté už výtahem hurá dolů. Vše se pomocí fotoaparátu snažila zdokumentovat Markéta Baňková, autorka pěkné knížky bajek o fyzice „Straka v říši entropie“, která také byla - alespoň na dva dny - účastnicí našeho poznávání laboratoře CERN. Děkuji jí i jejím kolegům za možnost zveřejnit několik záběrů, které pořídili.

Zvětšit obrázek	Zvětšit obrázek
Vybrat si tu správnou přilbu… (foto: M. Baňková)	…pak výtahem dolů k experimentu CMS. (foto: M. Baňková)
Zvětšit obrázek	Zvětšit obrázek
V podzemí žasneme nad obrovskou detekto- rovou sestavou s hmotností 12 500 tun. (foto: M. Baňková)	Důkaz, že jsme tady opravdu byli. (foto: M. Baňková)

Zvětšit obrázek

Případ srážky s velkým počtem výtrysků částic, který má podobnou charakteristiku jakou by mělo vypařování mikroskopické černé díry (zdroj CMS).

O jednom z úspěchů experimentu CMS - prvnímu pozorování produkce Z bosonů ve srážkách olova jsem už na Oslovi informoval (zde). Další odborný článek, který uveřejnil mezinárodní vědecký tým spolupracující na tomto projektu, informuje o výsledcích při hledání mikroskopických černých děr, tedy hypotetických a mezi veřejností velice populárních objektů. Okamžitě by se vypařovaly Hawkingovým zářením. Srážky, ve kterých by vznikla a vypařila se mikroskopická černá díra, by měly charakteristické vlastnosti. Mělo by jít o případ, kde by byl větší počet výtrysků částic vyzářených zhruba izotropně do všech směrů. Je však pochopitelné, že takové případy mohou s jistou pravděpodobností vznikat i náhodně, bez vzniku mikroskopické černé díry. Detektor CMS takové studoval a zatím se ukazuje, že jím doposud nashromážděný počet případů odpovídá předpovědím počtu náhodně, klasickým způsobem vzniklých srážek s izotropní produkcí výtrysků částic. Takže při současné statistice se zatím žádné mikroskopické černé díry nepozorují. Lze pouze určit maximální možnou hodnotu pravděpodobnosti jejich vzniku a ta omezuje platnost některých hypotetických modelů předpokládajících existenci těchto objektů. Podrobnosti si zájemci mohou přečíst v tomto článku.

Jak už jsem se snažil naznačit, hlavním úkolem Národního učitelského týdne v laboratoři CERN je motivovat prostřednictvím učitelů žáky pro zájem o přírodovědné a technické poznání. Což je v současnosti kritické pro získání dostatečného počtu vzdělaných odborníků a udržení technické vyspělosti nejen Česka ale i celé Evropy. Po svém návratu mohou o svých zkušenostech a všem, co viděli, diskutovat nejen s kolegy, ale hlavně s žáky a studenty. Možná se pak spolu vypraví na exkurzi do laboratoře CERN či na jiné zajímavé vědecké pracoviště v zahraničí nebo u nás. Doufám, že možnost poznání laboratoře CERN zaujme i další učitele a v tomto roce se k nám připojí. Snad se nám akce podaří opět zorganizovat. Zde jsou podrobnosti o předchozích týdnech.

 
Kromě dalšího vzdělávání učitelů je důležitá i propagace vědy mezi mládeží. Koncem roku se pro studenty Gymnázia v Praze – Bohnicích uskutečnila přednáška o jaderné fyzice a novinkách z CERNu. Možnost zorganizovat zajímavé fyzikální přednášky pro střední školy nabízí i FJFJI ČVUT.

Zvětšit obrázek

Zvětšit obrázek

Studenti Gymnázia v Praze – Bohnicích na přednášce o experimentech na urychlovači LHC.

Děkuji za možnost využití řady fotografií pořízených učiteli během Českého učitelského týdne.

Na závěr připojuji osobní přání šťastného a úspěšného nového roku autorům Osla i všem jeho čtenářům.