ฟิสิกส์ในการระบาดใหญ่: สร้างอนุภาคจากอวกาศให้จับต้องได้สำหรับเด็กนักเรียน

เด็กประถมและพวกเราที่เหลือก็กำลังถูกพัดพาโดยมิวออน ที่มองไม่เห็นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นญาติที่หนักกว่าของอิเล็กตรอนที่คุ้นเคยมากกว่า มิวออนเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นเมื่อรังสีคอสมิกที่มีพลัง ซึ่งรวมถึงโปรตอนและอนุภาคแอลฟา กระทบชั้นบรรยากาศของเราและก่อให้เกิดอนุภาคจำนวนมากในขณะที่พวกมันเคลื่อนที่ช้าลง ที่ระดับน้ำทะเล มิวออนจะมาถึงในอัตราประมาณหนึ่งต่อตารางเซนติเมตรต่อนาที

จะไม่มีใครสังเกต

เห็นเว้นแต่คุณจะมีอุปกรณ์ที่เหมาะสมในการค้นหาพวกมัน เมื่อหลายปีก่อน ฉันรู้สึกตื่นเต้นที่ได้อ่านเกี่ยวกับโครงการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ในสหรัฐฯ ที่ประสบความสำเร็จที่ชื่อว่าCosmic Watch เริ่มต้นโดยนักฟิสิกส์อนุภาค ช่วยให้ประชาชนทั่วไปสร้างเครื่องตรวจจับมิวออนได้ในราคาต่ำกว่า 100 ดอลลาร์ 

และสังเกตอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ด้วยตัวเอง หัวใจของเครื่องตรวจจับคือชิปโฟโตมัลติพลายเออร์ซิลิกอน ซึ่งจะวัดโฟตอนสีน้ำเงินจำนวนน้อยที่ปล่อยออกมาจากเครื่องเผาพลาญพลาสติกเมื่อใดก็ตามที่มิวออนเคลื่อนผ่านด้วยแรงบันดาลใจ ฉันเริ่มสร้างเครื่องตรวจจับมิวออนตามการออกแบบ

แต่เมื่อฉันได้งานหนึ่งแล้ว ฉันต้องการบางอย่างที่จะทำกับมัน การเดินทางไปทำงานที่เบลเยียมด้วยรถไฟยูโรสตาร์ถือเป็นโอกาสหนึ่ง ฉันนำเครื่องตรวจจับติดตัวไปด้วย (น่าแปลกที่ไม่มีการถามคำถามใด ๆ ที่หน่วยรักษาความปลอดภัย) และแน่นอนว่าเมื่อเราเดินทางผ่านอุโมงค์ช่องแคบ

การวัดค่า muonic นั้นสนุกกว่าที่เคยเป็นมา ดังนั้น ฉันจึงติดต่อกับพ่อแม่นักฟิสิกส์อีกคนหนึ่ง ลิซ่า ไอเบอร์สัน ฉันติดต่อกับเคท คุก ผู้สอนวิทยาศาสตร์ที่โรงเรียนประถมโคตันเชิร์ชออฟอิงแลนด์ในเคมบริดจ์เชียร์ที่ลูกชายของฉันเรียนอยู่ เราสามคนร่วมกันสมัครขอรับทุนจากโครงการทุนสนับสนุนโรงเรียนฟิสิกส์

ของสถาบัน แนวคิดของเราคือการทำงานร่วมกับนักเรียนเพื่อสอนพวกเขาเกี่ยวกับมิวออน ให้พวกเขาออกแบบเครื่องตรวจจับมิวออน และติดตั้งในโรงเรียนในที่สุด ในเดือนกรกฎาคม 2019 เรามีความยินดีที่ทราบว่าทุนสนับสนุนของเราประสบความสำเร็จและเริ่มงานจริง เราจัดการประชุมครั้งแรก

ที่โรงเรียน

ในเดือนตุลาคมโดยใช้ปืนฉีดน้ำและสไลด์สองสามตัวเพื่อแนะนำตัวเองและมิวออน กับนักเรียนปี 3 และ 4 (อายุ 7-9 ปี) เราวาดภาพอนุภาคที่ลดหลั่นซึ่งเป็นผลมาจากการอาบรังสีคอสมิก ในขณะเดียวกัน เด็กๆ ในวัย 4 และ 5 ขวบ (อายุ 8-10 ปี) มีหน้าที่ดูแลรูปลักษณ์ของเครื่องตรวจจับ

เราตัดสินใจร่วมกันว่าควรมีตัวนับมิวออนและจอแสดงผลที่ฉายแสงสีต่างๆ ขึ้นอยู่กับพลังงานของมิวออน เราร่วมกันกำหนดพารามิเตอร์ต่างๆ ของจอแสดงผล รวมถึงขนาด สีของแสงแฟลช และจำนวนหลักบนตัวนับ ในที่สุด เราได้พูดคุยกับนักเรียนชั้นปีที่ 6 เกี่ยวกับข้อมูลที่เครื่องตรวจจับจะสร้างขึ้น

ด้วยความช่วยเหลือของกราฟแท่ง Smartie ที่กินได้ และเบื้องหลังเรายุ่งอยู่กับการสั่งซื้อแผงวงจรพิมพ์ การบัดกรีส่วนประกอบ และการเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ในเดือนมกราคม 2020 เรากลับไปที่ชั้นปี 4/5 ด้วยต้นแบบสีแดงที่บรรจุอยู่ในกล่องรองเท้า เราได้รับข้อเสนอแนะที่ดี สีแดงไม่ดี  

มันเหมือนไฟเตือนมากเกินไปและสว่างเกินไป ดังนั้นเราจึงหรี่หน้าจอลงและเลือกสีน้ำเงิน สีเขียว และสีเหลืองอำพันตามหลักการประชาธิปไตย นักเรียนยังบอกด้วยว่าเราต้องการสวิตช์เพื่อปิดหน้าจอเมื่อแสงกะพริบรบกวนสมาธิมากเกินไป ในที่สุด เราตัดสินใจที่จะมีตัวเลขแปดหลักในเครื่องตรวจจับ

เพื่อให้สามารถนับได้ถึง 99,999,999 มิวออน ในช่วงเวลาคร่าว ๆ ที่นักเรียนใช้ในโรงเรียน (โดยนับทุก ๆ สองวินาที เราคาดว่าประมาณ 15 ล้านครั้งต่อปี) ระหว่างอังกฤษและฝรั่งเศส เครื่องบันทึกมีอัตราการเกิดมิวออนน้อยกว่าที่ระดับน้ำทะเล ทะเลและก้นทะเลป้องกันเครื่องตรวจจับ

น่าเสียดาย

ที่เมื่อเกิดโรคระบาดขึ้น เราไม่สามารถทำงานโดยตรงกับเด็กๆ ต่อไปได้ ในช่วงฤดูร้อนฉันทำงานที่บ้านโดยปรับปรุงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องตรวจจับอย่างเงียบๆ อันที่จริง เวลาเดินผ่านหมู่บ้านที่ฉันอาศัยอยู่ ผู้คนมักจะถามฉันว่าเกิดอะไรขึ้นกับโครงการมูออน 

ฉันจะบอกพวกเขาว่าเราจะกลับไปแก้ไขเมื่อเราทำได้ และโชคดีที่ภายในเดือนกันยายน 2020 โรงเรียนเปิดอีกครั้ง และเราเริ่มคิดถึงการเปิดสวิตช์ครั้งสุดท้ายเดิมทีเรานึกภาพการชุมนุมในโรงเรียนที่มีกลุ่มเกเรนับถอยหลังสู่การเปิดเครื่องตรวจจับ เราไม่สามารถทำเช่นนั้นได้ด้วยมาตรการเว้นระยะห่างทางสังคม 

ดังนั้น เราจึงวางแผนเปิดสวิตช์เสมือนจริงในเดือนธันวาคม 2020 โดยมีนักเรียนตั้งแต่ชั้นปี 4 ถึง 6 ในห้องเรียน Cooke ที่โรงเรียน ส่วนฉันกับ Ibberson เข้าร่วมจากบ้านของเรา ดังนั้น หลังจากให้นักเรียนทำแบบทดสอบเพื่อเตือนความจำเกี่ยวกับมิวออน เราก็เปิดอุปกรณ์

มันได้ผล วุ้ย! จากนั้นเราใช้เวลาสองสามนาทีในการเฝ้าดูเครื่องตรวจจับนับได้ถึง 60 ก่อนที่จะเปิดคำถาม และ ว้าว พวกเขาถามคำถามที่ยอดเยี่ยมอะไรอย่างนี้ มูนเดินทางผ่านคอนกรีตสูง 10 เมตรได้อย่างไร? ทำไมพวกมันถึงสลายตัวเป็นอิเล็กตรอน? ถ้าเครื่องตรวจจับมีบริเวณกว้างกว่านี้ 

มันจะนับจำนวนมิวออนมากขึ้นหรือไม่? เครื่องตรวจจับแบบนี้เคยมีมาก่อนหรือไม่? รังสีคอสมิกที่สร้างมิวออนมาจากไหน?โดยรวมแล้วโครงการนี้ประสบความสำเร็จอย่างมาก เรามีส่วนร่วมอย่างยอดเยี่ยมจากนักเรียนที่มีส่วนในการออกแบบเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่สนุกสนาน อันที่จริง การเปิดเครื่องตรวจจับ

แม้ว่าจะเป็นแบบเสมือนจริง แต่ก็น่าตื่นเต้นราวกับว่ามันเกิดขึ้นในโรงเรียน เมื่อมองไปยังอนาคต เราหวังว่าเครื่องจักรแปลกๆ จากปีแปลกๆ นี้จะนับได้ถึง 99,999,999 ครั้งตลอดอายุการใช้งาน และจะยังคงกระตุ้นความอยากรู้อยากเห็นจากนักเรียนชั้นประถมศึกษาใน Coton ต่อไปอีกหลายปี

credit : cobblercomputers.com
johnnystijena.com
rodsguidingservices.com
sciencefaircenterwater.com
socceratleticomadridstore.com
wessatong.com
onlinerxpricer.com
theproletariangardener.com
generic10cialisonline.com
flynnfarmsofkentucky.com