ALICE MasterClass 2025 for de gymnasiale uddannelser
Vi har 2 MasterClass dage i februar og marts 2025
- 11. februar 2025 kl 10:00 - 17:30
- 18. marts 2025 kl 10:00 - 17:30
Kunne du tænke dig at være fysiker for en dag?
Oplev en dag som forsker – prøv kræfter med at arbejde med forskningsdata fra ALICE eksperimentet.
ALICE MasterClass om 'Strange' partikler
I denne MasterClass vil du prøve at finde mærkelige partikler i en sværm af andre partikler.
- Du vil undersøge partikler lavet i høj-energi kollisioner ved CERNs Large Hadron Collider.
- Din opgave er at finde ud af om kollisioner mellem tunge ioner er mere eller mindre mærkelige end kollisioner mellem protoner.
- Det vil fortælle os om egenskaberne ved den stærke kernekraft - den kraft der holder sammen på atomkernen.
Den stærke kernekraft
Den stærke kernekraft virker mellem de fundamentale partikler kaldet kvarker (eng. quarks) som udgør protoner og neutroner i atomkernen. Denne kraft er væsentlig forskellig fra de tre andre fundamentale kræfter vi kender til: tyngde-, elektromagnetiske-, og svage kernekraft. Disse tre kræfter aftager alle med afstanden mellem det de virker på.
To køkkenmagneter, for eksempel, som er tæt på hinanden, kan mærke tiltrækning mellem dem, men hvis de flyttes væk fra hinanden, kan de nærmeste ikke mærke hinanden - magneterne er blevet frie for hinandens påvirkning.
Sådan er det ikke med den stærke kernekraft. To kvarker, ligegyldigt hvor langt væk fra hinanden, vil føle den andens påvirkninger, og derfor er det nødvendigt at bruge energi på at flytte kvarkerne relativt til hinanden. Det er lidt som at hive i to ender af en elastik - du skal blive ved med at bruge energi på at fjerne enderne fra hinanden.
Vi ved alle hvad der sker med elastikken: på et tidspunkt har du tilført nok energi til at de interne bindinger ikke længere kan holde og elastikken knækker og du slår dine fingre.
Noget lignende sker hvis vi forsøger at skille to kvarker ad - vi bliver ved med at bruge energi på det, og på et tidspunkt bryder bindingen, eller gluon-feltet, og vi har to nye kvarker.
Derfor kan vi ikke gøre kvarkerne frie, og de kommer altid mindst parvis og er skærmet for vores nysgerrige øjne (eller snarere, eksperimentelle apparatur).
Teorien der beskriver den stærke kernekraft, Quantum Chromodynamics (QCD), forudsiger dog, at når kvarkerne er meget tæt på hinanden, så forsvinder den stærke kernekraft og kvarkerne bliver frie.
Du kan tænke på det som at holde enderne af elastikken tæt på hinanden - der er ingen spænding i elastikken.
Tung-ion kollisioner
For at producere (næsten) frie kvarker kolliderer vi tunge ioner (atomer uden deres elektroner), for eksempel bly, ved hastigheder tæt på lysets hastighed, i et forsøg på at mase kvarkerne så tæt sammen at de bliver frie fra hinandens påvirkning. Det sker ved Large Hadron Collider ved CERN i Genève i Schweiz.
Nye partikler kan skabes når energien er pakket sammen i et meget lille område. En type af partikler er strange (mærkelige) kvarker. Hvor mange af disse der skabes fortæller om tilstanden af kollisionen. Hvis kvarkerne bliver frie i kollisionen, så er det forudsagt at flere strange kvarker vil blive skabt i forhold hvis kvarkerne ikke bliver frie.
For at undersøge dette eksperimentelt bruger vi A Large Ion Collider Experiment - eller ALICE. Med dette eksperimentelle apparatur kan vi måle partikler lavet i kollisionerne, inklusiv de partikler der indeholder strange kvarker, omend indirekte. Kvarker kan ikke måles af i eksperimentet, men når de kombinerer til større partikler - såkaldte hadroner - kan de.
Din opgave
I denne MasterClass vil du tælle antallet af hadroner der indeholder strange kvarker i forskellige typer tung-ion kollisioner, og sammenligne det med antallet lavet i proton-proton kollisioner, hvor det ikke er forventet at kvarkerne bliver frie.
Du vil arbejde sammen med andre elever med hjælp fra eksperimentelle forskere. Du vil præsentere dine resultater for de andre elever i klassen og klassen som helhed vil deltage i et internationalt seminar for at fremlægge jeres resultater til et større fællesskab af elever - fuldstændig som forskerne gør det.
Hvem er vi?
Emil: Jeg er postdoc i eksperimental kernefysik ved Niels Bohr Instituttet og ALICE eksperiment. Jeg arbejder med at kortlægge begyndelsestilstandene i tungionskollisioner for at studere atomkernernes struktur og for at bedre forstå det tidlige univers.
Nina: Jeg har været involveret i ALICE siden 2020, i mit sidste år af bacheloruddannelsen. Jeg arbejdede oprindeligt med studier af tunge kvarker i Cape Town, Sydafrika, og er nu i gang med en ph.d. med fokus på målinger af atomkernestrukturen i gruppen på NBI.
Kris: Jeg er en lektor i eksperimental tung-ion fysik. Jeg arbejder på ALICE og både bygger detektorer og analyserer data fra tungionskollisioner for at forstå egenskaberne af den ursuppe der eksisterede kort efter Big Bang.
