
QuarkNet [ 1 ]は、米国国立科学財団[ 3 ]と米国エネルギー省[ 4 ]が共同で資金提供する、米国における長期にわたる研究ベースの教員専門能力開発プログラム[ 2 ]です。1999年以来、QuarkNet は米国全土の大学や国立研究所に素粒子物理学(高エネルギー物理学とも呼ばれる)の研究センターを設立し、そのような物理学を高校の教室に導入してきました。QuarkNet プログラムは、米国国立研究評議会の国立科学教育基準レポート[ 5 ] (1995 年)に記載されており、次世代科学基準(2013 年)をサポートしています
サマーブートキャンプは、教師が検出器や衝突型加速器を見学したり、実験データを処理するための研究グループを結成したりできる、毎年恒例の全国的な活動です[ 6 ] 。教師たちは、2011年初頭からCMSによってリリースされたトリガーを調査するために別々のグループで活動してきました。グループは、J/Psi、Z、Wボソンの証拠をデータから探します。彼らは、粒子の崩壊生成物の4ベクトルが与えられたときに、 Excelを使用して粒子の不変質量を再構築しました。さらに、参加者はいくつかの講演や技術エリアの見学に参加します。
QuarkNet が全国レベルで支援している主な学生調査は、宇宙線研究です。QuarkNet のスタッフは、フェルミラボの技術者や研究物理学者と協力して、フェルミラボやCERNの最大の検出器と同じ技術を使用した教室用宇宙線ミューオン検出器を開発しました。 学校間のコラボレーションを支援するために、QuarkNet は Interactions in Understanding the Universe Project (I2U2) と協力して、宇宙線 e-Lab を開発およびサポートしています。[ 7 ] e-Lab は、実験データを使用した、生徒主導で教師が指導する調査です。 生徒は、本格的な研究を組織して実施し、科学的なコラボレーションの環境を体験する機会を得ます。 参加校は、学校内のどこかに検出器を設置します。 生徒はデータを収集し、アルゴンヌ国立研究所にある中央サーバーにアップロードします。 生徒は、クラスター内の検出器からデータにアクセスして、ミューオンの (平均) 寿命、宇宙線中のミューオンの総フラックス、または広範囲の空気シャワーの研究などの研究に使用できます。
2007年夏、QuarkNetは、スタッフと協力して専門能力開発活動やセンターのサポートを提供する教師のリーダーシップ能力を育成するため、QuarkNetフェローシッププログラムを開始しました。宇宙線研究、LHC、教育・学習の3つの分野のフェローグループが、ワークショップやセッションの開催、ワークショップ教材の開発、e-Labやマスタークラスのサポート、AAPTでのプレゼンテーションなど、様々な責任を分担しています。2009年には、新たなフェローグループがプログラムに加わりました。リーダーシップフェローは、スタッフと協力してセンターをサポートし、センターのパフォーマンスに関するデータを収集します。
2007年以来、[ 8 ] QuarkNetはマスタークラスと呼ばれる学生向けの1日全国プログラムを開催しており、当初は大型電子陽電子衝突型加速器時代のCERNデータを研究していましたが、現在はALICE、ATLAS、またはCMSデータを研究しています。この日には、データの分析に加えて、講義や結果について議論する機会が提供されます。
QuarkNetは、ノートルダム大学のモデルを基に、2004年から夏季学生研究プログラムを提供しています。[ 9 ]通常、1人の教師が監督する4人の高校生のチームが、6週間かけてさまざまな物理学研究プロジェクトに取り組みます。一部のセンターでは、より多くの学生やより短い期間を対象とするなど、このモデルを変更しています。この研究は、ATLASとCMS、国際リニアコライダーの研究開発、宇宙線ミューオン検出器、光ファイバーの研究開発などに関連しています。チームは毎年夏に最大25のセンターでサポートされます。最近の研究タイトルの例としては、ミューオンイベントの量と日々の天候の変化を比較した探索と識別、レーダーエコーにおける宇宙線信号、前方カロリメータ用ファイバー、氷中の電波信号検出に対する不純物の影響、石英板カロリメトリー、天の川銀河の非対称性とRF磁石設計、エリオットアーククラスターの弱い重力レンズ質量推定などがあります。