Esta actividad "experimental" enfoca la atención de los estudiantes en el detector de partículas -- el "corazón" de un experimento de partículas y una pieza vital del equipamiento para la investigación en física de partículas. Usando limaduras de hierro y bolitas magnéticas, los estudiantes ensamblarán sus propios "detectores" y los usarán para observar "rastros" similares a los dejados por las partículas en un detector de trayectoria.
Materiales requeridos (para cinco equipos de estudiantes):
Trabajando en equipos, los estudiantes siguen las directivas indicadas en la hoja de actividades, para construir sus propios detectores. Cada equipo utilizará una tapa de caja de zapatos invertida para simular una capa de detector que registra rastros de partículas de dos modos diferentes. Esta simulación trabajará bien mientras la parte superior de las canicas se encuentre a menos de medio centímetro de la superficie de la tapa, mientras ruedan por debajo de ésta. Las limaduras de hierro deberán estar desparramadas ligeramente para cubrir el interior de la tapa de la caja.
Haga que los equipos de estudiantes comiencen sus experimentos como indica la hoja de actividades. Cuando hagan rodar las bolitas magnéticas por debajo de sus detectores simulados, las limaduras de hierro se alinearán sobre la ruta de las bolitas en el detector. Ésto es análogo a los variados tipos de detectores reales que registran las rutas de partículas cargadas eléctricamente.
Después de cada ensayo, "restaure" el detector batiendo suavemente la tapa de la caja para redistribuir las limaduras de hierro.
En la segunda parte de la actividad, las bolitas ordinarias colisionarán con una o más bolitas magnéticas, las cuales retrocederán y dejarán un rastro que comienza en el centro del detector. ( Vea las respuestas a la pregunta 6 abajo).
Aquí hay un modo adicional de usar este detector de dos etapas: Haga que un estudiante haga rodar unas pocas bolitas en el detector. Más tarde, haga que otro estudiante (que no vio qué bolitas fueron usadas primero) analice los patrones de las pistas para determinar cuántas bolitas magnéticas y cuántas no magnéticas pasaron por el detector.
3. Las limaduras de hierro se alinean sobre la ruta de las bolitas a medida que éstas atraviesan el detector.
4. Una carga magnética.
5. (a) La ruta de la bolita no se registra.
(b) Partículas neutras como fotones y neutrones.
6. (a) Sugiere la existencia de una bolita no magnética que colisionó con una de las bolitas magnéticas en la mitad del detector.
(b) Esto es análogo a un detector verdadero en el cual una partícula neutra colisiona con una partícula cargada, o produce un par de partículas cargadas, con cargas de signo opuesto, cuyos rastros pueden ser observados.
Haga que un grupo de estudiantes investigue cada capa del detector de partículas ilustrado en corte en la actividad. Haga que ellos reporten a la clase el papel que desempeña esta pieza de equipamiento dentro del detector y cuál es su función en el estudio de partículas.