W zderzeniach ciężkich jąder wyzwalana jest bardzo duża energia skoncentrowana w niewielkiej objętości. Pozwala to na wytworzenie plazmy kwarkowo-gluonowej. Ten stan materii występował w jednym z etapów ewolucji Wszechświata, stąd interesujące jest poznanie jego właściwości.

„Aparatura badawcza jest imponująca, ma 45 m długości 25 m wysokości, jest zlokalizowana pod ziemią w CERN. W takim tunelu dochodzi do zderzeń, w ich wyniku powstają cząstki, które rozlatują się na wszystkie strony. Aparatura mająca kilkanaście metrów średnicy mierzy te cząstki i analizuje tak, żeby można było poznać ich właściwości i dzięki temu dowiedzieć się, co zaszło w samym zderzeniu. To jest trochę tak, jakby zderzać ze sobą samochody po to, żeby zobaczyć, z czego są zbudowane, ale nie mamy innych możliwości” – mówi uczony.

I właśnie te tajniki pracy fizyka, m.in. przy projektach w CERN, poznają uczestnicy warsztatów organizowanych w Polsce przez dra hab. Krzysztofa Woźniaka. „Zostań fizykiem cząstek elementarnych na jeden dzień” to międzynarodowa akcja dla młodzieży. Uczniowie i studenci pod okiem naukowców dowiadują się, z czego się składa materia, jakie prawa rządzą kwarkami, jakiego rodzaju dane analizują fizycy, jak je uzyskują i co ciekawego w nich widzą. Spotkania odbywają się w Krakowie, Bielsku-Białej, Tarnowie i w Nowym Sączu.

Na działalność popularyzatorską dr hab. Krzysztof Woźniak otrzymał grant w wysokości 33 tys. z Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Pieniądze te pozwolą uczonemu nie tylko na zorganizowanie zaplanowanych spotkań z młodzieżą, ale także na zbudowanie modelu akceleratora, który będzie pokazywał, w jaki sposób cząstki w akceleratorze są przyspieszane i jak dochodzi do zderzeń. Model będzie budowany w IFJ PAN. Naukowiec wpadł też na pomysł gry komputerowej, która będzie wyjaśniała mechanizm łączenia się kwarków w hadrony.

„Kwarki nie występują w przyrodzie samodzielnie, tylko muszą się albo łączyć w pary kwark-antykwark, albo w trójki kwarków, co jest przedstawiane jako złożenie kolorów dających w sumie kolor biały. Gra komputerowa ma pokazywać, jak tego typu mechanizm działa w przyrodzie" – tłumaczy Krzysztof Woźniak.

Główna idea projektu wiąże się z naukowymi spotkaniami pozwalającym uczniom na zapoznanie się z tym, czym się zajmują fizycy cząstek elementarnych. Fizyk prowadzi te wykłady razem z doktorantami lub młodymi pracownikami Instytutu. Jednorazowo uczestniczy w nich do ok. 130 uczniów, w sumie zarejestrowanych jest ponad 300 osób. Organizator sam zajął się poinformowaniem szkół o swojej popularnonaukowej inicjatywie. Wykład zajmuje trzy godziny przed południem, a po południu uczniowie przechodzą do pracowni komputerowych lub korzystają z laptopów, aby wykonać analizę danych z wybranego eksperymentu z CERN pod Genewą.

„Te dane są odpowiednio wyselekcjonowane i wystarczające, żeby młodzież mogła obserwować pewne zjawiska fizyczne. W przypadku mojego projektu są to dwa eksperymenty, ATLAS i LHCb. W eksperymencie ATLAS badamy dane, w których znajdują się bozony Z, bardzo interesujące cząstki przenoszące oddziaływania słabe, ale można w nich znaleźć nawet bozon Higgsa, cząstkę odkrytą w 2012 roku, przewidywaną przez modele teoretyczne i długo poszukiwaną” – mówi Krzysztof Woźniak.

Cząstka Higgsa jest ściśle powiązana z istnieniem pola Higgsa, które nadaje masy wszystkim cząstkom. Jej odkrycie tego było potwierdzeniem teorii, którą od kilkunastu lat uważano za właściwą.

„Kiedy uczniowie zakończą swoje ćwiczenie, omawiamy z nimi wyniki, jakie uzyskali. Na koniec uczestniczą w wideokonferencji z CERN-em. W rozmowie uczestniczy do pięciu instytucji, które przeprowadzały dokładnie te same pomiary, na innych zestawach podobnych danych. Uczniowie mogą usłyszeć, jakie rezultaty osiągnęli ich koledzy z Wielkiej Brytanii czy Portugalii, jak mogą działać wspólnie grupy z różnych krajów i jak mogą łączyć swoje wyniki. Dowiadują się też, czym żyją pracownicy CERN oprócz tej naszej całej fizyki” – podsumowuje Krzysztof Woźniak.

Fundacja na rzecz Nauki Polskiej zdecydowała się wspierać projekty poprawiające relacje środowiska naukowego ze społeczeństwem. Konkurs ENGAGE to część projektu finansowanego z Europejskiego Funduszu Społecznego, a w Polsce Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska

kol/