Kunne du tænke dig 
at være fysiker for en dag?

Forskerne på Niels Bohr Institutet inviterer til et en-dagskursus for gymnasieelever, der tager udgangspunkt i partikelfysik og astronomi.

Bemærk: ALICE Master-Class er fuldt tegnet nu, men du kan tilmelde dig IceCube Master-Class den 13. april. Tilmeldingsfristen er den 29. marts.

Vi har 2 Master-Class arrangementer i 2023, ALICE og IceCube Master-Class:

• Tilmelding til ALICE Master-Class den 20. marts >>
• Tilmelding til IceCube Master-Class den 13. april >>

ALICE Master-Class om `Strange’ partikler

I denne Master-Class 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 kollisoner mellem protoner.
• Det vil fortælle os om egenskaberne ved den stærke kernekraft - den kraft der holder sammen på den atomare kerne.

Den stærke kernekraft

Den stærke kernekraft virker mellem de fundamentalle partikler kaldet kvarker (eng. quarks) som udgøre 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 - magenterne 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 hindanden. Det er lidt som at hive i de 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 tidspunk bryder bindingen, eller gluon-feltet, og vi har to nye kvarker.

Derfor kan vi ikke gøre kvakerne frie, og kommer altid mindst parvis og skærmer dem fra vores nysgerrige øjne (eller snarere, eksperimentelle apparatur).

Teorien der beskriver den stærke kernekraft, Quantum Chromo Dynamics (QCD), forudsiger dog at når kvarkerne er meget tæt på hinanden, så forsvinder den stærke kernekraft og kvakerne bliver frie.

Du kan tænke på det som at holde enderne af elastikken tæt på hindanden - 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 masse kvarkerne så tæt sammen at de bliver frie fra hindandens 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 kombinere til større partikler - såkaldte hadroner - kan de.

Din opgave

I denne Master-Class vil du tælle antallet af hadroner der indeholder strange kvarker i forskellige typer tungion 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 præsenterer 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 fælleskab af elever - fuldstænding som forskerne gør det.

Praktisk information

• Dato og tid: den 20. marts, 2023 kl 10:00 til 17:30
• Sted: Niels Bohr Institutet, Blegdamsvej 17, 2100 København Ø
• Sprog: dansk og engelsk
• Kontakt: NBI ALICE Master-Class holdet
• More information about the exercise
• The web-app for the exercise

Tilmelding til Master-Class her >>