Kernphysik Bootcamp bereitet zukünftige Wissenschaftler

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Die Metamorphose eines Schülers in eine vollwertige Wissenschaftler dauert Jahre, aber die exotischen Strahl Summer School hilft beschleunigen – sozusagen – der Prozess.

Im August 2007 versammelte 45 Kernphysik Studentinnen aus acht Ländern an der nationalen supraleitenden Zyklotron Labor (NSCL) an der Michigan State University für die einwöchige Trainingslager zu unterwerfen die Transformation.

Dort tauchten die Schüler in die Welt der Kerne, die Kerne der Atome. Die Reise der Kerne beginnt am Zyklotron, Beschleuniger, die Isotope auf bis zur Hälfte der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Die Kerne, die fliegen aus dem Zyklotron smash zur Zielscheibe gemacht von Beryllium, was Millionen von fliegen Partikel pro zweite enthält Dutzende von verschiedenen Isotopen.

Viele Kernphysiker sind seltene Kerne interessiert, weil sie einzigartige Informationen aus ihren Barsch am Rande der nuklearen Existenz, Hinweise über die Struktur dieser winzige Teilchen und Hinweise, die Geheimnisse über die Herkunft der Elemente führen.

Flussabwärts von Zyklotron, ein komplexes System von Magneten filtert die paar gewünschte Kerne aus Milliarden von fliegen Partikel. Normalerweise würde ein Team von Spezialisten führen die komplexen Veränderungen der Knöpfe und Tasten, die die wenigen kostbaren Partikel Sichten würde. NSCL Strahl Physiker Marc Hausmann schätzt, die immer die perfekte Filterung für ein Experiment von 6 bis 24 Stunden dauert. Aber für diesen Zeitraum von 24 Stunden waren die Sommer Schülerinnen und Schüler in vollständige Befehl.

"Identifizierung eines Teilchens ist wie Identifizierung einer Person in die gesamte Weltbevölkerung", sagte Giuseppe Lorusso, einem dritten Jahr NSCL Diplom-Studenten und Teilnehmer der Sommerakademie.

Auf dem Höhepunkt des alles, was, die Sie während der Woche gelernt, wechselten sechs Gruppen vier-Stunden-Läufe des Strahls durchführen. In diesem Jahr den Prozess zu einer neuen Entdeckung simulieren Schüler dargelegt, um Phosphor-35 zu produzieren – schwerer als die gemeinsame Version des Elements – und das Isotop Halbwertszeit zu messen.

"Was die Schüler in einem Semester in einem guten Kernphysik-Kurs gelernt haben, würde wahrscheinlich was sie in dieser einen Woche gelernt haben", sagte Raman Anantaraman, stellvertretender Direktor der Benutzerbeziehung an hilfreicher und Kopf Koordinator der Summer School.

Kurz nach 17:00 am bis zum vorletzten Tag des Programms schwebte sieben entstehende Experimentatoren gespannt über einen Computer-Bildschirm im Kontrollraum. Jedermanns Fakultäten wurden auf dem Monitor, die Fernbedienung für den Strahlengang korrigiert.

Gelegentlich, kritzelte ein paar Studenten wie verrückt auf ein Stück Papier, das Last-Minute Berechnungen notwendig, die scheinbar endlosen Feinabstimmung der digitalen Drehknöpfe und Tasten, um ein genaues Ergebnis zu erhalten. Jede Änderung half ihnen, wählen Sie das richtige Ziel, Magnetstärken und sogenannte "Wedges", den Strahl zu konzentrieren, wie ein Spiegel Licht fokussiert und verschiedene Isotopen in gewissem Sinne ähnlich wie ein Prisma Licht durch Farbe zu trennen trennen.

Letztlich, produzierte das Team ein Diagramm mit ein paar Dutzend farbige "Kartoffeln", das schwach wie eine Schule der Fische, ein Diagramm, das half aussah, das Teilchen von Interesse zu identifizieren

Auf der zwei-Stunden-Marke entdeckt die Studenten, dass etwas nicht stimmte. Ein kurzer Moment der Panik ergriff, aber nach einer halben Stunde der Beflockung zwischen den vier Computern und mehr wütend kritzeln die Studenten erkannte sie hatte auf der Suche an der falschen "Blob" – und damit das falsche Teilchen identifiziert hatte. Eine erneute Prüfung des Diagramms und ausführliche Gespräche brachten schließlich auf die richtige Kartoffel.

Wie ein Student einige Zahlen in seinen Computer eingegeben, die Vorfreude auf errichtet, bis schließlich die Halbwertszeit aufgedeckt wurde: 51,7 Sekunden – ein Ergebnis innerhalb von zwei Sekunden von der offiziellen veröffentlichte Wert, der durch jahrelange Experten Experimente gefunden wurde. Durch den Rest der Nacht und am nächsten Abend kamen neue Gruppen alle vier Stunden um die gleichen Induktion in die Welt der experimentellen Physik zu unterziehen. Die Mitternacht-Ausbildung sagte eine wichtige Rolle zu wahren Physiker, Andreas Stolz, ein hilfreicher Strahl Physiker und Dozent an der Summer School.

"Lernen, forschen bedeutet forschen", sagte Stolz. "Es ist wie Schwimmen lernen. Sie starten im flachen Wasser, dann wird es tiefer und kälter und bis dahin können Sie schwimmen. Am Ende lassen Sie die Haie."

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Anmerkung der Redaktion: Dieser Forschung wurde unterstützt von der National Science Foundation (NSF), der Bundesagentur für Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik angeklagt.