Cómo explicar el Modelo Estándar de la física con las TIC

El acelerador de partículas LHC del CERN ha encontrado indicios de lo que podría ser una nueva partícula elemental que podría ser la primera que se descubre al margen del Modelo Estándar de la física de partículas. Podemos profundizar en esta teoría física, la composición de la materia y en los hallazgos del CERN a partir de distintos recursos interactivos.

ORIENTACIÓN PEDAGÓGICA:

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) es una supermáquina de 27 kilómetros de longitud que produce el choque de partículas a velocidades cercanas a la de la luz para obtener datos de estas colisiones. Está situado cerca de Ginebra, bajo la frontera franco-suiza, y es gestionado por la Organización Europea para la Investigación Nuclear, comúnmente conocida por las siglas CERN. Allí han tenido lugar las dos grandes investigaciones independientes para encontrar el bosón de Higgs: el ATLAS y el CMS. Ambas investigaciones se han encargado de recoger, medir y analizar los resultados de las colisiones producidas por el LHC. Finalmente, el 4 de julio de 2012, el CERN anunció la observación de la nueva partícula: el bosón de Higgs, pero se necesitaría más tiempo y datos para confirmarlo. El 14 de marzo de 2013 el CERN, con más datos en sus manos, reafirmaron que la nueva partícula se trataría del bosón de Higgs. Por este hallazgo, el 8 de octubre de 2013 le es concedido a Peter Higgs, junto a François Englert, el Premio Nobel de física y, en el mismo año, también se galardonó a estos dos investigadores y el CERN con el Premio Príncipe de Asturias.

El nuevo anuncio, efectuado por el CERN, del hallazgo de una nueva partícula supondría, de confirmarse el descubrimiento, la existencia de una partícula al margen del Modelo Estándar de la física de partículas. El docente puede pedir a su alumnado que repase las noticias que se han publicado sobre este hallazgo y elabore un mapa conceptual con los principales datos.

Modelo Estándar de la física de partículas se refiere al conjunto de reglas que permiten entender cómo todas las partículas del Universo interactúan entre sí y explica las interacciones fundamentales entre las partículas elementales. El alumnado puede recabar información sobre este Modelo Estándar, qué son las partículas elementales, qué relación guardan con el bosón de Higgs y que supondría para el Modelo Estándar la confirmación de la existencia de la nueva partícula elemental de la que acaba de informar el CERN.

Finalmente, centrándonos en las actividades que se llevan a cabo en el CERN, el alumnado puede reflexionar sobre sus logros y los profesionales que trabajan en este centro de investigación. Para ello, podemos plantearles las siguientes cuestiones para que las resuelvan en pequeños grupos de trabajo: ¿Qué estudios han cursado los científicos que trabajan en estas instalaciones? ¿De qué nacionalidad son? ¿Qué distintas funciones y tareas se llevan a cabo en estos laboratorios? ¿Qué opinas del hecho de que trabajen de forma independiente?  Tras responder a estas cuestiones, el profesor puede preguntar a sus discentes en qué otros de los principales estudios del LHC les gustaría trabajar y por qué motivos. Algunos de ellos se relacionan con: desentrañar los misterios del Big Bang, determinar si existen más de tres dimensiones en nuestro Universo o comprender las diferencias entre materia y antimateria.

PROPUESTA TIC:

Para iniciar el trabajo en el aula con las TIC, podemos proponer al alumnado el visionado de ‘CERN en 3 minutos’. Se trata de un video disponible en el canal del CERN en Youtube y que muestra las principales características de este gran centro de investigación. Este vídeo se confeccionó en 2009, así que el alumnado puede observar y reflexionar sobre algunos de los avances y hallazgos más importantes que ha realizado el CERN en estos últimos años. En el vídeo se mencionan las líneas de investigación del centro, por lo que podemos analizar cuáles han dado resultados hasta la actualidad y en qué han cambiado los planteamientos científicos vigentes.

Por otro lado, también podemos visualizar el vídeo ‘10 cosas que no sabías sobre el CERN’, con el que tendremos una perspectiva más actualizada del trabajo del CERN y sus repercusiones tanto en el avance de la ciencia como en las aplicaciones de sus descubrimientos en la vida cotidiana.

Seguidamente, podemos presentar la web ‘Cernland’, donde encontraremos abundante material para utilizar con el alumnado para trabajar en el aula temas relacionados con el CERN y sus investigaciones. Los materiales se distribuyen en tres grandes apartados: Explora el laboratorio, Explora el Universo y Multimedia. Para trabajar el tema de la noticia nos centraremos en el apartado Explora el laboratorio, en el que destaca especialmente el juego ‘Super Bob. El desafío del acelerador’ con el que podremos realizar una visita lúdico-interactiva al CERN, a través de la cual se nos ofrecerá información sobre el centro y el acelerador de partículas, mientras tratamos de responder a distintos retos y preguntas. En la misma línea, con ‘Learn about CERN’ podemos realizar un recorrido interactivo por las instalaciones a través de animaciones y explicaciones adaptadas a alumnos de nivel medio. Todos estos recursos están disponibles en español, así como en italiano, inglés, alemán, francés y polaco, por lo que resultará fácil acceder a la información y comprender algunos de los conceptos más complejos de las investigaciones llevadas a cabo en sus instalaciones.

Por último, podemos utilizar ‘Iniciación interactiva a la materia’, una completa Unidad Didáctica Interactiva con la que podemos trabajar las propiedades de la materia (masa, volumen, etc.) y su clasificación. Contiene unos interesantes applets sobre los estados de agregación que permiten variar la temperatura para observar el efecto sobre las moléculas. También hay un apartado sobre la historia de los modelos atómicos, la estructura de los átomos, un applet para construir átomos y otro que nos indica cómo se van colocando los electrones en los orbitales. El tema de la tabla periódica y las propiedades de sus elementos también está abordado y completado con un puzle interactivo. Finalmente, en el apartado de moléculas e iones, hay diversos applet que nos permiten construir iones a partir del número de partículas subatómicas y nos muestran cómo se forman los enlaces iónico y covalente.

PARA SABER MÁS:

Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN)

Partículas elementales:
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