Sincrotrón: Acelerador de partículas

Actividades

Lee las diversas cápsulas informativas sobre los aceleradores de partículas

· Los aceleradores de partículas nos permiten descubrir las propiedades de los materiales más cotidianos. ¿Cómo funciona un acelerador de partículas? ¿Qué características tiene un sincrotrón? ¿Cuáles son las partes del Sincrotrón ALBA? En este primer artículo te lo contamos: ¿Qué es y cómo funciona un acelerador de partículas?

· Luz de sincrotrón, longitud de onda, fotones, electrones… Para entender cómo funcionan los aceleradores de partículas en general y los sincrotrones en particular, te explicamos los conceptos clave: Seis conceptos para entender qué es y cómo funciona un sincrotrón

· ¿Qué diferencias hay entre un acelerador lineal y un acelerador circular? ¿A qué categoría pertenecen los sincrotrones? ¿Para qué sirve un acelerador de partículas? Te lo contamos en el artículo ¿Qué tipos de aceleradores de partículas existen?

· La luz de sincrotrón existe desde el origen de los tiempos, pero su aplicación en la ciencia es algo más reciente. Repasamos las fechas clave de la evolución de los aceleradores de partículas: La historia detrás del sincrotrón

· Los avances tecnológicos de hoy en día nos permiten ir mucho más allá en el campo científico gracias a los aceleradores de partículas como los sincrotrones. Pon a prueba tus conocimientos con este test interactivo: ¿Qué sabes sobre este tipo de aceleradores de partículas

¡Explícamelo tú!

No cabe duda de que entender qué es, cómo funciona y qué forma tiene un acelerador de partículas como el Sincrotrón ALBA no es tarea sencilla. Seguro que incluso después de leer los artículos, ¿Qué es y cómo funciona un acelerador de partículas? y Seis conceptos para entender qué es y cómo funciona un sincrotrón, os quedan muchísimas dudas.

Para ayudaros a entenderlo un poco mejor y, aún más importante, para ayudar a mucha más gente a entenderlo os proponemos los siguientes pasos:

1. Haced grupos de tres o cuatro personas.

2. Reunid materiales reciclados que os permitan construir una maqueta sencilla de un sincrotrón. Algunos de los materiales que os pueden servir: botellas de plástico, cañitas de un solo uso, cartón reutilizado de envases o paquetería, poliespan y ¡cualquier otro material en el que podáis pensar!

3. Construid vuestra maqueta. Para inspiraros podéis consultar las infografías del Sincrotrón ALBA, sus vídeos divulgativos o la información que encontraréis en el artículo Seis conceptos para entender qué es y cómo funciona un sincrotrón.

4. A continuación os proponemos que vosotros y vosotras mismas grabéis un vídeo divulgativo usando vuestra maqueta:

a. Con la información de los artículos, escribid un guión sintético para preparar todos los datos que queréis comunicar.

b.Haced un par de ensayos. ¡Sed tan creativos y creativas como queráis!

c. Grabad el vídeo.

d. Compartid el vídeo con el resto de compañeras y compañeros. Entre toda la clase podéis decidir qué vídeo es el que mejor explica el funcionamiento del sincrotrón.

e. Pensad sobre diferentes maneras de compartir ese vídeo. Por ejemplo, podríais publicarlo en la página web de vuestro centro o compartirlo a través de redes sociales y etiquetar al diario Junior Report y al Sincrotrón ALBA.

Cronología de la luz de sincrotrón

Aunque la luz de sincrotrón es antigua como las estrellas, no se empezó a utilizar en el ámbito científico hasta finales del siglo XX. A continuación os proponemos crear una línea temporal que recoja las fechas más importantes en la evolución de la luz de sincrotrón.

Los pasos a seguir para conseguir el objetivo son:

1. Leer individualmente el artículo La historia detrás del sincrotrón e ir recogiendo las fechas que consideres más relevantes.

2. En parejas, decidir qué información queréis incluir en vuestra línea temporal.

3. Elegir qué herramienta vais a utilizar: la línea del tiempo se puede hacer manualmente o bien utilizando aplicaciones de internet. A continuación os dejamos algunos ejemplos:

4. Una vez seleccionado el contenido a incluir y la herramienta, ¡ya podéis crear!

¿Qué usos tiene la luz del Sincrotrón ALBA?

El Sincrotrón ALBA cada año recibe la visita de más de 2.000 científicos y científicas de todo el mundo para realizar todo tipo de experimentos. Y es que la luz de sincrotrón permite visualizar y analizar las propiedades de la materia, especialmente desde el punto de vista atómico y molecular.

Gracias a estos experimentos se han producido avances en ámbitos muy diversos. ¡Os proponemos que los investiguéis en detalle!

1. Haced equipos base de tres personas.

2. Con vuestro equipo base, consultad la página de noticias o el Instagram del Sincrotrón ALBA y elegid alguno de los avances que se han hecho gracias a la luz de sincrotrón. A continuación hay una lista de propuestas, pero en los enlaces podréis encontrar muchísimas más.

3. Elaborad una breve exposición de máximo un minuto en que se incluya, cómo mínimo, una explicación del avance que habéis elegido, qué grupo de investigación lo ha llevado a cabo y por qué es relevante. Podéis ampliar la información haciendo una búsqueda por internet.

4. A continuación, dividid la clase en tres grupos de modo que, en cada grupo haya un representante de cada equipo base.

5. La persona representante de cada equipo tiene un minuto para exponer al resto el avance científico elegido.

Actividad 4: ¿Qué opinas?

Después de haber leído artículos como ¿Qué es y cómo funciona un acelerador de partículas? o ¿Qué tipos de aceleradores de partículas existen? habrás podido ver que, aunque suponen grandes avances científicos, los aceleradores de partículas son proyectos en los que se invierten grandes cantidades de dinero, energía y recursos. No obstante, también existen otros grandes problemas a nivel mundial que requieren de la inversión en ciencia, como puede ser la emergencia climática o la crisis sanitaria provocada por la covid-19.

Os invitamos a que, ahora que os habéis informado, os generéis una opinión propia al respecto con un debate. Para ello os proponemos los siguientes pasos:

1. Separaos en dos grandes grupos. Un grupo tendrá que apoyar la inversión en investigación con aceleradores de partículas, el otro deberá defender invertir todos esos recursos en otros ámbitos.

2. Cada grupo deberá reunirse para buscar argumentos que apoyen su posición. Para ello podéis tener acceso a internet y a los artículos que habéis leído. Podéis empezar a partir del siguiente artículo: ¿Vale la pena invertir en investigaciones sin aplicaciones «prácticas» como las del Gran Colisionador de Hadrones?

3. Escribid una lista con los argumentos principales que hayáis encontrado y elegid a un o una portavoz de grupo.

4. Colocad dos sillas en medio del aula, una enfrente de la otra, donde se sentarán los o las portavoces. Vuestro docente puede hacer las funciones de moderación del debate.

5. Ya podéis empezar a debatir alrededor de la siguiente cuestión: ¿Qué criterios deben primar a la hora de repartir los recursos económicos dirigidos a la investigación científica?

6. Como último paso, ¿seríais capaces de concluir el debate con una única frase consensuada que llegue a recoger los argumentos de ambos grupos?

¡Sincrotronízate!

A continuación os presentamos un juego: ¡Sincrotronízate! Leed las instrucciones antes de empezar y aseguraos de tener todo el material necesario.

Participantes
Es ideal para jugar con 6 personas (3 parejas que compiten entre ellas) por tablero.

Material
Para cada grupo de 6 se necesita:

Tablero
Kit de cartas de preguntas
1 dado
3 fichas de color distinto (una por pareja)

Instrucciones

Todas las parejas deben colocar la ficha en la casilla de salida y comienza el equipo que obtiene la puntuación más alta con el dado (pareja 1).

Antes de tirar los dados, cada pareja debe responder a una carta de preguntas. Si acierta, puede tirar los dados; si falla, pierde el turno. La pareja situada a la derecha de la pareja 1 (y que será la pareja 2) coge una carta de preguntas y la lee en voz alta. La pareja 1, que tiene el turno, tiene como máximo un minuto de tiempo para contestar. La pareja a la izquierda de la pareja 1 (y que será la pareja 3) se encarga de calcular ese tiempo.
- Si la pareja 1 acierta, tiran el dado y avanzan su ficha. Puede ser que caigan en una casilla especial (ver apartado casillas especiales) y que puedan volver a tirar, pierdan turno, etc. A continuación ceden el turno a la pareja de la derecha (pareja 2).
- Si fallan, pierden el turno (no pueden tirar el dado y no avanzan su ficha). Es el turno de la pareja de la derecha (pareja 2).

La pareja 2, cuando tiene el turno, debe responder a la pregunta que lee la pareja 3. La pareja 1 cronometra el tiempo (1 minuto).
- Si aciertan, tiran el dado y avanzan su ficha cediendo el turno a la pareja de la derecha (pareja 3).
- Si fallan, pierden el turno (no pueden tirar el dado y no avanzan su ficha). Es el turno de la pareja de la derecha (pareja 3).

Las parejas deben ir alternando el turno siempre en el mismo orden (sentido contrario a las agujas del reloj).

Para ganar hay que llegar a la última casilla con la puntuación exacta, de lo contrario se retrocede tantas casillas como puntos sobren.

Casillas especiales
En el tablero existen determinadas casillas especiales:

Casilla 0. Casilla de salida.
Casilla 7. Ganas una beca para investigar en el Sincrotrón ALBA. Avanza 2 casillas.
Casilla 13. Has llegado tarde al trabajo, retrocede 2 casillas.
Casilla 19. Te ha contactado un equipo de investigación para conocer más sobre tus trabajos en el Sincrotrón ALBA. Avanza 3 casillas.
Casilla 27. Han hackeado el sistema y has perdido información muy valiosa para tu investigación. Vuelve a la casilla de inicio.
Casilla 33. Has trabajado sin parar en las últimas semanas. Vuelves a tirar el dado sin responder ninguna pregunta.
Casilla 39. Te has equivocado en la recogida de datos de tu experimento. Retrocede a la casilla 20.
Casilla 40. Fin.

Consideraciones
Se recomienda a los y las participantes tener dos mazos: el de cartas de preguntas nuevas y el de cartas de preguntas usadas.
Existen dos tipos de preguntas: las de verdadero o falso y las de 4 opciones con una única respuesta correcta.

Guía del profesorado

1. Presentación de la unidad
2. Objetivos de aprendizaje
3. Secuencia de actividades
4. Recursos
5. Evaluación

A continuación se presenta una unidad didáctica que gira en torno al funcionamiento y aplicaciones de un acelerador de partículas. El objetivo es acercar la ciencia del Sincrotrón ALBA a los y las jóvenes para que puedan descubrir el impacto y usos en muchos ámbitos cotidianos. Además, pretende ser una fuente de inspiración: despertar vocaciones científicas y descubrir profesiones que, quizás hasta el momento desconocían.

La unidad didáctica cuenta con 5 actividades que giran en torno a artículos elaborados por el diario para jóvenes Junior Report en colaboración con el Sincrotrón ALBA, vinculadas directamente con el tema. Las actividades son de tipología diversa y las agrupaciones a lo largo de la unidad varían: hay momentos de trabajo individual, en parejas, en pequeños grupos y de puesta en común con toda la clase.

Esta unidad didáctica es adecuada para segundo ciclo de la ESO e ideal para trabajar desde la materia física y química. También ofrece una buena oportunidad para colaborar con el área de lengua y tecnología. Por otra parte, se trabajarán contenidos transversales como las competencias digitales y competencias personales y sociales de trabajo colaborativo. Está diseñada para implementarse a lo largo de 6 horas aproximadamente, pero puede variar en función del ritmo de cada grupo y los objetivos de cada materia y docente.

Es importante compartir los objetivos de aprendizaje al inicio de la unidad y asegurarse que el alumnado los comprende. En esta unidad didáctica destacan los siguientes objetivos:

Trabajar colaborativamente para conseguir un objetivo común.
Construir la maqueta del sincrotrón y usarla para elaborar un vídeo divulgativo.
Adquirir conocimientos básicos relacionados con los aceleradores de partículas.
Crear una línea temporal que recoja las fechas más importantes en la evolución de la luz del sincrotrón.
Descubrir los campos de investigación en los que se utiliza la luz de sincrotrón.
Reflexionar y generar pensamiento crítico en torno a la inversión en investigación.

A continuación se presenta un breve resumen de cada actividad. En el apartado de anexos se encuentran las instrucciones con mayor grado de detalle para las actividades en que se ha considerado necesario.

En la tabla siguiente figura una propuesta de temporización de las actividades:

Actividad 1. ¡Explícamelo tú! Esta primera actividad está pensada para que el alumnado acabe de interiorizar cómo funciona un acelerador de partículas. Construirán su propia maqueta de un sincrotrón con materiales reciclados y la usarán para grabar un vídeo divulgativo donde ellos y ellas mismas explicarán su funcionamiento.

Actividad 2. Cronología de la luz de sincrotrón. La propuesta consiste en crear una línea temporal, a partir de la información de un artículo, que recoja las fechas más importantes en la evolución de la luz de sincrotrón. La primera parte de la actividad es individual y la segunda, en parejas.

Actividad 3. ¿Qué usos tiene la luz del Sincrotrón ALBA? En esta actividad el alumnado investiga, por equipos de 3 personas, algún avance que se haya realizado gracias al uso de la luz de sincrotrón. Posteriormente se junta un representante de cada equipo para dar a conocer, a través de una breve explicación de un minuto, en qué consiste el avance que han elegido. Esto les permite compartir información y obtener una visión global de las múltiples aplicaciones de la luz de sincrotrón.

Actividad 4. ¿Qué opinas? En esta actividad se propone al alumnado expresar su opinión sobre inversión en investigación como la de los aceleradores de partículas. En el marco de un debate cada grupo de alumnos y alumnas deberá defender una opinión concreta y finalmente llegar a una conclusión común.

Actividad 5. ¡Sincrotronízate! Esta actividad pretende que el alumnado adquiera conocimientos sobre cómo funciona un sincrotrón, cuales son sus aplicaciones y en concreto, que conozca más de cerca el Sincrotrón ALBA a partir de un juego.

Dispositivos con conexión a internet (ordenadores, tablets, teléfonos móviles, etc.).
Dispositivos de grabación de vídeo (cámaras, tablets, teléfonos móviles, etc.)
Materiales reciclados para la construcción de la maqueta (botellas de plástico, cañitas de un solo uso, cartón reutilizado de envases o paquetería, poliespan, etc.)
Herramientas sencillas de bricolaje (tijeras, cúteres, cola, pistolas de silicona termofusible, etc.)
La actividad 5 requiere imprimir materiales (tableros y cartas de preguntas). Además se necesitan fichas de juego y dados (pueden utilizarse, por ejemplo, los del parchís).

La evaluación en esta unidad didáctica se enfoca de manera competencial y no solo con un objetivo calificativo. Se recomienda usarla para regular de manera formativa y formadora el aprendizaje del alumnado, compartiendo los objetivos de aprendizaje en todo momento para hacer a los alumnos y alumnas partícipes de estos objetivos. Se aconseja una evaluación tanto inicial como continua y final, así como incentivar la autoevaluación y coevaluación por parte del alumnado.

Solucionario

Actividad 1
Actividad 2
Actividad 3
Actividad 4
Actividad 5

¡Explícamelo tú!

Esta actividad persigue profundizar en la asimilación del funcionamiento del sincrotrón por parte del alumnado. Es importante que el o la docente que aplique la actividad la conduzca adaptándola a las necesidades concretas de cada grupo, como por ejemplo centrándose más en la construcción de la maqueta o quizás en la elaboración de un guión bien detallado para el vídeo.

Sería interesante que de manera previa se encargara al alumnado conseguir los materiales reciclados necesarios, así como tener acceso a las herramientas que se consideren necesarias para la construcción de la maqueta.

Cronología de la luz de sincrotrón

Esta actividad se puede plantear como un concurso a nivel de clase para motivar al alumnado. Sería ideal imprimir algunas de las líneas temporales. Las obras ganadoras pueden compartirse, si el o la docente lo considera oportuno, por redes sociales y etiquetar a los perfiles del diario Junior Report (Twitter: @JuniorReport_ y @ALBAsynchrotron e Instagram: @junior-report y @alba_synchrotron). También puede enviar una selección de las mejores líneas del tiempo a junior-report@blueglobe.media para optar a publicarse en en la revista colaborativa RED Report.

¿Qué usos tiene la luz del Sincrotrón ALBA?

En la primera parte de la actividad, que puede tener una duración aproximada de 45 minutos, el alumnado trabaja en equipos de tres para investigar un avance que se haya producido gracias al uso de la luz de sincrotrón. Es importante que cada equipo elija uno distinto.

En la segunda parte, que consiste en compartir la información con el resto, la clase se divide en tres grupos. En cada uno de los tres grupos hay un representante de todos los equipos iniciales (que eran de tres personas). Todos y todas explican en un minuto el avance que han estudiado y escuchan los que han trabajado el resto.

La puesta en común permite que el alumnado adquiera una visión global de las múltiples aplicaciones de la luz de sincrotrón.

¿Qué opinas?

Esta actividad busca despertar el pensamiento crítico del alumnado en torno a la inversión en investigación básica. El correcto funcionamiento de la sesión de debate dependerá del todo del hábito que tenga el grupo de llevar a cabo actividades de reflexión. Por eso el rol del o la docente como moderador o moderadora del debate será fundamental para adaptar la dinámica a las necesidades concretas del grupo.

Además, también es interesante conducir la fase final del debate hacia una conclusión consensuada en gran grupo que permita apreciar los debates como oportunidades de reflexión y creación conjunta y no como entornos de competición.

¡Sincrotronízate!

Esta actividad consiste en un juego para poner a prueba los conocimientos sobre cómo funciona un acelerador de partículas y, más en concreto, aspectos relevantes del Sincrotrón ALBA.

Se recomienda realizar la actividad en grupos de 6 personas (3 parejas que compiten entre ellas), aunque es adaptable a la situación. Las instrucciones están detalladas y en las propias cartas de preguntas ya se incluyen las respuestas correctas.

*Descarga el tablero y el kit de preguntas.