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Fiacutesica de Partiacuteculas no Ensino Meacutedio propostas didaacuteticas com abordagens
diversas
Santos Almir Guedes dos 1 e Fernandes Sandro Soares
2
1 IFRJ - campus Niloacutepolis CE Mal Joatildeo Baptista de Mattos e Instituto de Fiacutesica - UFRJ
almirgds_ifyahoocombr e
2 Coleacutegio Pedro II e Instituto de Fiacutesica - UFRJ sandrorjbruolcombr
Resumo Com a nossa participaccedilatildeo na Escola de Fiacutesica do CERN 2012 pudemos
comeccedilar a compreender diversos fiacutesicos histoacutericos e filosoacuteficos relativos agrave Fiacutesica de
Partiacuteculas no contexto do CERN e LHC Quando do retorno ao Brasil percebemos que
o nosso maior desafio na divulgaccedilatildeo envolve levar nossos conhecimentos adquiridos
neste curso e com leituras pertinentes para os alunos do ensino meacutedio ateacute mesmo
porque verificamos em pesquisas bibliograacuteficas pertinentes uma lacuna de atividades
didaacuteticas aplicadas na escola Entatildeo iniciamos um projeto de elaboraccedilatildeo de atividades
didaacuteticas para as aulas de Fiacutesica no niacutevel meacutedio dentro do qual apresentamos neste
trabalho duas propostas didaacuteticas que utilizam abordagens diversas Filosofia e
Epistemologia das Ciecircncias e Histoacuteria da Ciecircncia e CTS
Palavras-chave Ensino de Fiacutesica Fiacutesica de Partiacuteculas Materiais Didaacuteticos
Introduccedilatildeo
Apoacutes sermos selecionados para o ldquoCERN Portuguese Language Teachers
Programme 2012rdquo comeccedilamos a realizar levantamentos bibliograacuteficos sobre Fiacutesica de
Partiacuteculas Elementares e assuntos correlatos a fim de adquirirmos conhecimentos e
compreensotildees pertinentes de modo a aproveitarmos melhor as palestras visitas a
experimentos e outros momentos durante tal curso Encontramos entatildeo trabalhos
artigos e livros acerca do tema poreacutem destacamos que a maioria envolvia quase
exclusivamente aspectos teoacutericos dos quais parte deles o fazia abordando CERN e LHC
(MOREIRA 2004 GAMA e BARROSO 2009 MOREIRA 2011 PEREIRA 2011
ALVES et al 2012 CARUSO et al 2012) Podemos citar Ostermann e Cavalcanti
(2001) Balthazar e Oliveira (2010) Vidal e Manzano (2010) Neto (2011) e Oliveira
(2012) como textos que apresentam propostas para o niacutevel meacutedio os quais entretanto
natildeo foram aplicados em sala de aula
Dentre os principais objetivos do programa salientamos a formaccedilatildeo continuada de
professores de Fiacutesica atuantes no niacutevel meacutedio em toacutepicos de Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e a elaboraccedilatildeo de materiais didaacuteticos que os permitam abordarem tais
temas em suas aulas em escolas de niacutevel meacutedio O uacuteltimo aspecto se alinha com
demandas presentes no contexto brasileiro nos PCN+ (BRASIL 2002) e em diversos
trabalhos de ensino de Fiacutesica (OSTERMAN e CAVALCANTI 2001 MOREIRA 2004
e 2011 NETO 2011 CUNHA e GOMES 2012 e OLIVEIRA 2012)
Com nosso retorno ao Brasil comeccedilamos a realizar palestras e seminaacuterios sobre a
ldquoEscola de Fiacutesica do CERNrdquo os quais nos ajudaram ainda mais a refletir discutir e
estruturar propostas didaacuteticas que nos permitam abordar os assuntos e as experiecircncias
adquiridas durante o referido programa em nossas aulas de ensino meacutedio Esse processo
teve continuidade no uacuteltimo SNEF quando pudemos apresentar e discutir em um
minicurso ministrado nossas ideias e pretensotildees sobre atividades didaacuteticas com
professores de Fiacutesica e licenciandos em Fiacutesica de diversas partes do Brasil os quais por
sua vez manifestaram interesse (ver Foto 1 abaixo)
Foto 1 Sandro (agrave direita) e eu ministrando minicurso no IF-USP durante o SNEF 2013
sobre Fiacutesica de Partiacuteculas no ensino meacutedio
Estruturamos propostas de ensino para Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares no niacutevel
meacutedio que sejam viaacuteveis de aplicaccedilatildeo em escolas brasileiras e levem em conta fatores
apregoados em documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira e em trabalhos de
ensino de Fiacutesica Embora haja outras apresentamos neste trabalho duas propostas
didaacuteticas que utilizam abordagens diversas a saber Filosofia e Epistemologia das
Ciecircncias e Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-Sociedade
Em etapa posterior os materiais instrucionais elaborados seratildeo aplicados a grupos
de alunos de escolas puacuteblicas federais e estadual aleacutem de particulares do Rio de
Janeiro permitindo-nos analisar e fazer os devidos ajustes e mudanccedilas para aprimoraacute-
los conceitual e educacionalmente Finalmente tais materiais e os resultados de suas
aplicaccedilotildees seratildeo publicados em revistas de ensino e paacuteginas online que disponibilizam
atividades didaacuteticas de modo que professores interessados na abordagem de Fiacutesica
Moderna no niacutevel meacutedio tenham mais opccedilotildees de materiais instrucionais devidamente
testados e comentados frente a sua viabilidade em escolas lacuna esta apontada por
Ostermann e Moreira (2001) e Ostermann e Cavalcanti (2001)
Aspectos educacionais
A Fiacutesica ensinada no niacutevel meacutedio tecircm geralmente se limitado agrave Claacutessica cujos
temas satildeo praticamente os mesmos em diversas coleccedilotildees de livros de Fiacutesica destinados
ao referido niacutevel Os motivos para a existecircncia deste cenaacuterio incluem a
ldquoobrigatoriedaderdquo em seguir grades curriculares ou a coleccedilatildeo de livros adotados pela
escola a ldquopressatildeordquo dos dirigentes frente agrave preparaccedilatildeo dos alunos para o ENEM ou os
vestibulares ainda vigentes e a carecircncia da abordagem de toacutepicos de Fiacutesica Moderna na
formaccedilatildeo inicial de professores de Fiacutesica do ensino meacutedio Os presentes autores
apontam o uacuteltimo fator como tendo sido um dos mais importantes para sua participaccedilatildeo
no curso sobre Fiacutesica Moderna oferecido no ldquoCERN Portuguese Language Teachers
Programme 2012rdquo realizado em Genebra na Suiacuteccedila
Os documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira defendem a formaccedilatildeo da
cidadania dos alunos do ensino meacutedio que no caso da Fiacutesica envolve dentre outros
aspectos ensinar temas de Fiacutesica Moderna (FM) neste niacutevel tendo em vista que estatildeo
relacionados ao funcionamento de diversos aparatos tecnoloacutegicos utilizados atualmente
e que satildeo veiculados em diferentes meios de comunicaccedilatildeo tal como ocorreu quando
houve no ano passado a provaacutevel descoberta da partiacutecula de Higgs As orientaccedilotildees
curriculares complementares aos Paracircmetros Curriculares Nacionais (BRASIL 2002
p70) apontam que ldquoalguns aspectos da chamada Fiacutesica Moderna seratildeo indispensaacuteveis
para permitir aos jovens uma compreensatildeo mais abrangente sobre como se constitui a
mateacuteria []rdquo atribuindo relevacircncia a esta parte da Fiacutesica no niacutevel meacutedio
Particularmente sobre a Fiacutesica de Partiacuteculas o referido documento destaca (ibid) como
importante que ldquo[] a compreensatildeo dos modelos para a constituiccedilatildeo da mateacuteria deve
ainda incluir as interaccedilotildees no nuacutecleo dos aacutetomos e os modelos que a ciecircncia hoje
propotildee para um mundo de partiacuteculas []rdquo
Aleacutem de aspectos apresentados anteriormente a introduccedilatildeo da Fiacutesica Moderna
no ensino meacutedio tambeacutem eacute defendida em diversos trabalhos de ensino de Fiacutesica
(OSTERMANN e MOREIRA 2000 e 2001 OSTERMANN e CAVALCANTI 2001
OLIVEIRA et al 2007 VIANNA 2009 CUNHA e GOMES 2012) No tocante agrave
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea (FMC) Ostermann e Cavalcanti (2001 p13)
salientam ldquo[] o entusiasmo dos estudantes em aprender na proacutepria escola assuntos
que lecircem em revistas de divulgaccedilatildeo em jornais ou na internet justifica definitivamente
a necessidade de atualizaccedilatildeo curricular []rdquo Embora concordemos com tal colocaccedilatildeo
salientamos que tal revisatildeo curricular eacute obstruiacuteda por diversos fatores conforme
apresentados acima Oliveira et al (2007 p447) destacam que
ldquoNas uacuteltimas deacutecadas os avanccedilos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos tecircm despertado nos jovens
olhares mais atentos sobre temas relacionados agraves ciecircncias de uma forma geral A fiacutesica
em particular tem contribuiacutedo de forma significativa nesse sentido principalmente
para o desenvolvimento da medicina e das engenhariasrdquo
Percebemos que existem demandas para que o professor introduza temas de
FMC em suas aulas do Ensino Meacutedio as quais podem ser dificultadas entre outros
motivos pela carecircncia de materiais instrucionais testados em escolas tal como apontado
por Ostermann e Moreira (2001 p43) ao enfatizarem que ldquo[] parece que haacute muitas
justificativas em favor da atualizaccedilatildeo curricular e ateacute uma bibliografia que apresenta
[] temas modernos Entretanto colocar todas estas reflexotildees na praacutetica da sala de
aula eacute ainda um desafiordquo As propostas de ensino apresentadas neste trabalho
pretendem colaborar futuramente para preencher esta lacuna jaacute que seratildeo aplicadas em
escolas e publicadas (com suas atualizaccedilotildees pertinentes apoacutes a aplicaccedilatildeo) em sites e
revistas online de Ensino de Fiacutesica
Quanto ao tema ldquoFiacutesica de Partiacuteculas Elementaresrdquo escolhido para basear as
referidas propostas embora o tenhamos feito devido a nossa participaccedilatildeo na ldquoEscola de
Fiacutesica do CERN de 2012rdquo destacamos que foi um dos toacutepicos de FMC dentre os
apontados por Ostermann e Moreira (2001) como um dos mais indicados num
levantamento realizado No entanto salientamos mais especificamente que as propostas
seratildeo norteadas pelo tema Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares no contexto do CERN e do
LHC
Amostragem bibliograacutefica
Foram encontrados diversos trabalhos relacionados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e
assuntos correlatos dos quais abordaremos uma amostragem que consideramos
suficiente no contexto da presente proposta de ensino para o niacutevel meacutedio
Em sua proposta de abordagem de Fiacutesica de Partiacuteculas na escola de niacutevel meacutedio
Ostermann e Cavalcanti (2001) apresentam consideraccedilotildees e a descriccedilatildeo de um pocircster
sobre este tema e que permite que professores de Fiacutesica do Ensino Meacutedio possam
construir compreensotildees acerca de Fiacutesica de Partiacuteculas e das Interaccedilotildees Fundamentais
possibilitando-lhes abordar tais assuntos em suas aulas e produzir materiais
instrucionais para o niacutevel meacutedio
Moreira (2004) aborda introdutoriamente aspectos teoacutericos de Fiacutesica de
Partiacuteculas e Interaccedilotildees utilizando para isso mapas conceituais que permitem
compreender os conceitos principais vinculados aos toacutepicos e suas diversas correlaccedilotildees
Assim como ocorreu com Ostermann e Cavalcanti (2001) esse trabalho permite que
professores do ensino meacutedio possam obter conhecimentos e noccedilotildees pertinentes e
elaborar materiais instrucionais para seus alunos de ensino meacutedio
No contexto da formaccedilatildeo inicial de professores de Fiacutesica Ostermann e
Cavalcanti (2001) apresentam trabalho envolvendo a aplicaccedilatildeo na escola de niacutevel meacutedio
de dois temas da FMC a saber Partiacuteculas Elementares e Supercondutividade Foram
elaborados materiais didaacuteticos sobre ambos os temas por licenciandos em Fiacutesica os
quais fizeram suas aplicaccedilotildees em escolas sob a supervisatildeo da professora orientadora da
universidade Apoacutes suas aplicaccedilotildees licenciandos e orientadores consideram que
obtiveram resultados satisfatoacuterios e as dificuldades encontrados foram proacuteximas das
obtidas com assuntos que natildeo envolvem temas de FMC
A Fiacutesica de Partiacuteculas aparece em alguns trabalhos teoacutericos de forma
correlacionada a discussotildees e consideraccedilotildees envolvendo o CERN1 e o LHC
2 Pereira
(2011) apresenta o que eacute para que serve e como funciona o LHC situando-o no CERN
e natildeo aprofundando suas discussotildees em aspectos teoacutericos da Fiacutesica pertinente A autora
aborda em caraacuteter descritivo o LHC e seus quatro grandes experimentos com seus
respectivos objetivos dentro das pesquisas realizadas no CERN
Vidal e Manzano (2010) abordam o LHC como tema motivador para
apresentaccedilatildeo e compreensatildeo pelos alunos de conceitos de eletrostaacutetica no acircmbito do
ensino meacutedio Segundo estes autores o LHC pode ser utilizado para contextualizar as
aulas de Fiacutesica acerca dos referidos conceitos de modo concomitante agrave abordagem
destes na escola Este trabalho de Vidal e Manzano (ibid) se assemelha em parte a uma
das propostas do presente trabalho na qual seraacute utilizado o LHC como tema de
motivaccedilatildeo mas no nosso caso para a abordagem de alguns conceitos de Fiacutesica de
Partiacuteculas
Em seu livro Balthazar e Oliveira (2010) apresentam uma proposta de ensino de
Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares a partir de aspectos relativos ao LHC na qual os
autores destacam a relevacircncia da FMC ao niacutevel meacutedio e utilizam as abordagens CTS
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1 CERN significa em portuguecircs Organizaccedilatildeo Europeia para Pesquisa Nuclear eacute o maior organizaccedilatildeo mundial destinada agrave pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas e assuntos afins da FMC e estaacute localizado na fronteira Franco-Suiacuteccedila 2 LHC significa em portuguecircs Grande Colisor de Hadrons eacute o maior acelerador de Partiacuteculas do mundo pertence ao CERN e
tambeacutem estaacute localizado na fronteira Franco-Suiacuteccedila
(Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) e de Histoacuteria e Filosofia da Ciecircncia (HFC) A
proposta dos autores (ibid) possui semelhanccedilas e contribuiccedilotildees importantes para uma
das propostas presentes neste trabalho tanto em aspectos educacionais quanto em
conhecimentos cientiacuteficos
Propostas didaacuteticas aspectos iniciais
Conforme jaacute destacado estruturamos propostas de ensino para Fiacutesica de Partiacuteculas
Elementares no niacutevel meacutedio que sejam viaacuteveis de aplicaccedilatildeo em escolas brasileiras e
levem em conta fatores apregoados em documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira
e em trabalhos de ensino de Fiacutesica Embora haja outras apresentamos neste trabalho
duas propostas didaacuteticas que utilizam abordagens diversas a saber Filosofia e
Epistemologia das Ciecircncias e Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-Sociedade
A primeira proposta eacute intitulada ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva
cientiacutefica filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo e eacute apresentada no Apecircndice I ao passo que a
segunda proposta eacute denominada ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-
tecnoloacutegicos na sociedaderdquo e estaacute presente no Apecircndice II Poreacutem ambas as propostas
tambeacutem se encontram brevemente descritas a seguir
Na proposta envolvendo Filosofia e Epistemologia das ciecircncias satildeo utilizados viacutedeo
e texto sobre o CERN o LHC e a Fiacutesica de Partiacuteculas associados a um roteiro didaacutetico
que permite aos alunos sendo conduzidos pelo professor refletir e discutir aspectos
tiacutepicos da natureza do conhecimento cientiacutefico tais como a imagem da ciecircncia e do
cientista na sociedade a relevacircncia da colaboraccedilatildeo e das discussotildees entre cientistas a
validaccedilatildeo e o caraacuteter natildeo definitivo do conhecimento cientiacutefico e os modelos fiacutesicos A
construccedilatildeo destes aspectos educacionais nos alunos do ensino meacutedio eacute defendida nos
PCN+ (BRASIL 2002) e por Balthazar e Oliveira (2010) Carvalho e Sasseron (2010) e
Moreira (2011)
No tocante agrave proposta didaacutetica sobre Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-
Sociedade satildeo utilizados viacutedeo e texto de Histoacuteria das Ciecircncias e que envolvem relaccedilotildees
CTS acerca do CERN do LHC e da Fiacutesica de Partiacuteculas aos quais estaacute relacionado um
roteiro didaacutetico Dessa forma os alunos do ensino meacutedio poderatildeo pensar discutir e
estabelecer compreensotildees com o apoio do docente acerca dos seguintes aspectos
ciecircncia enquanto construccedilatildeo humana evoluccedilatildeo conceitual dos modelos atocircmicos e
influecircncias reciacuteprocas entre Ciecircncia Tecnologia e Sociedade O desenvolvimento destes
aspectos tambeacutem eacute defendido em textos educacionais tanto da legislaccedilatildeo quanto de
publicaccedilotildees em revistas e anais de encontros (SANTOS e MORTIMER 2002 CRUZ e
ZYLBERSZTAJN 2005 BALTHAZAR e OLIVEIRA 2010 CARVALHO e
SASSERON 2010 SILVA 2010 e VIANNA 2009)
Aleacutem dos aspectos apresentados acima seratildeo abordados brevemente em ambas as
propostas alguns conceitos e noccedilotildees fundamentais em Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares
As propostas foram elaboradas a partir da compreensatildeo e das discussotildees realizadas
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012 da leitura de textos (cuja amostra
representativa se encontra nas referecircncias deste trabalho) e da visualizaccedilatildeo de viacutedeos
pertinentes disponiacuteveis na proacutepria paacutegina do CERN e de seus quatro grandes
experimentos (ver lista de ldquoPaacuteginas recomendadasrdquo ao final deste trabalho)
Consideraccedilotildees finais
Como nenhuma das duas propostas jaacute foi aplicada em turmas do ensino meacutedio
natildeo eacute possiacutevel apresentar quaisquer resultados e realizar discussotildees pertinentes no
entanto obtivemos bons retornos apoacutes apresentar a primeira proposta para um grupo de
professores e licenciandos em Fiacutesica em um minicurso ministrado na uacuteltima ediccedilatildeo do
mais relevante simpoacutesio nacional de ensino de Fiacutesica do Brasil
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Apecircndice A Atividade I - ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva cientiacutefica
filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do
we come from (Featuring CERN)rdquo (Disponiacutevel em
httpwwwyoutubecomwatchv=5y0bLsawQ94 Acesso em 31 de maio de 2013)
permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e
epistemoloacutegicos associados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Como o viacutedeo estaacute em inglecircs sugerimos que o professor passe duas vezes sendo
que na primeira delas seria necessaacuterio o professor traduzi-lo fazer comentaacuterios
pertinentes e esclarecer duacutevidas que os alunos poderatildeo levantar Apoacutes passar o viacutedeo
pela segunda vez o professor realiza uma discussatildeo geral com toda a turma tendo em
vista aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos associados ao viacutedeo
Depois de concluiacuteda a discussatildeo os alunos se organizam em dupla recebem o
roteiro didaacutetico abaixo e respondem suas perguntas Nesse sentido enquanto os alunos
estiverem lendo e respondendo o roteiro os membros de cada dupla poderatildeo discutir
entre si e com o professor e tirar duacutevidas com este No entanto salientamos que o
professor deve estar bem atento quanto agraves discussotildees e duacutevidas dos alunos pois sua
funccedilatildeo eacute de mediar (ou orientar) e estimular a reflexatildeo e a discussatildeo dos alunos natildeo de
apresentar respostas prontas e fechadas
Roteiro didaacutetico I
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do we come from (Featuring CERN)rdquo e discuti-lo com seus colegas e com o professor e ler o texto abaixo
responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto I ldquoAspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos da Fiacutesica de Partiacuteculas e do
CERNrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e fica localizado em Genebra na Suiacuteccedila As
pesquisas realizadas no CERN buscam responder as mais antigas e fundamentais
questotildees da humanidade tais como ldquodo que somos feitosrdquo e ldquode onde viemosrdquo Tais
questotildees aparecem inclusive em alguns locais do CERN como na entrada de um dos
seus espaccedilos de divulgaccedilatildeo cientiacutefica em alguns idiomas a saber ldquoGlobe of Science
and Innovationrdquo (ver Foto 2 abaixo)
Foto 2 Questotildees fundamentais na entrada do Globe no CERN
As respostas para as perguntas na foto acima as quais jaacute pudemos nos ter feito
algum dia mobilizam fiacutesicos da aacuterea da Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo inteiro num
trabalho exemplar de colaboraccedilatildeo organizaccedilatildeo comunicaccedilatildeo e conviacutevio que serve de
referecircncia para outras organizaccedilotildees sociais de grande porte Nesse sentido algumas das
posturas mais relevantes de um cientista envolvem curiosidades questionamentos e
determinaccedilatildeo frente ao seu trabalho (ou suas pesquisas) Aleacutem de tais posturas os
fiacutesicos desta aacuterea possuem evidentemente domiacutenio sobre conhecimentos cientiacuteficos
pertinentes os quais se inserem no contexto da denominada Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e envolve conceitos grandezas teorias fenocircmenos linguagens e
siacutembolos tais como ldquoEnergia Escurardquo e ldquoAntimateacuteriardquo
O LHC (Grande Colisor de Hadrons) eacute o maior acelerador de partiacuteculas do mundo
possui formato circular e 27 Km de extensatildeo estaacute situado a 110m de profundidade do
chatildeo e se encontra na fronteira franco-suiacuteccedila Em seu interior haacute feixes de proacutetons (mas
tambeacutem podem ser feixes de iacuteons de Chumbo) movendo-se em sentidos opostos e com
velocidades muitiacutessimo proacuteximas da velocidade da luz tanto que seu estudo requer
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
estruturar propostas didaacuteticas que nos permitam abordar os assuntos e as experiecircncias
adquiridas durante o referido programa em nossas aulas de ensino meacutedio Esse processo
teve continuidade no uacuteltimo SNEF quando pudemos apresentar e discutir em um
minicurso ministrado nossas ideias e pretensotildees sobre atividades didaacuteticas com
professores de Fiacutesica e licenciandos em Fiacutesica de diversas partes do Brasil os quais por
sua vez manifestaram interesse (ver Foto 1 abaixo)
Foto 1 Sandro (agrave direita) e eu ministrando minicurso no IF-USP durante o SNEF 2013
sobre Fiacutesica de Partiacuteculas no ensino meacutedio
Estruturamos propostas de ensino para Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares no niacutevel
meacutedio que sejam viaacuteveis de aplicaccedilatildeo em escolas brasileiras e levem em conta fatores
apregoados em documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira e em trabalhos de
ensino de Fiacutesica Embora haja outras apresentamos neste trabalho duas propostas
didaacuteticas que utilizam abordagens diversas a saber Filosofia e Epistemologia das
Ciecircncias e Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-Sociedade
Em etapa posterior os materiais instrucionais elaborados seratildeo aplicados a grupos
de alunos de escolas puacuteblicas federais e estadual aleacutem de particulares do Rio de
Janeiro permitindo-nos analisar e fazer os devidos ajustes e mudanccedilas para aprimoraacute-
los conceitual e educacionalmente Finalmente tais materiais e os resultados de suas
aplicaccedilotildees seratildeo publicados em revistas de ensino e paacuteginas online que disponibilizam
atividades didaacuteticas de modo que professores interessados na abordagem de Fiacutesica
Moderna no niacutevel meacutedio tenham mais opccedilotildees de materiais instrucionais devidamente
testados e comentados frente a sua viabilidade em escolas lacuna esta apontada por
Ostermann e Moreira (2001) e Ostermann e Cavalcanti (2001)
Aspectos educacionais
A Fiacutesica ensinada no niacutevel meacutedio tecircm geralmente se limitado agrave Claacutessica cujos
temas satildeo praticamente os mesmos em diversas coleccedilotildees de livros de Fiacutesica destinados
ao referido niacutevel Os motivos para a existecircncia deste cenaacuterio incluem a
ldquoobrigatoriedaderdquo em seguir grades curriculares ou a coleccedilatildeo de livros adotados pela
escola a ldquopressatildeordquo dos dirigentes frente agrave preparaccedilatildeo dos alunos para o ENEM ou os
vestibulares ainda vigentes e a carecircncia da abordagem de toacutepicos de Fiacutesica Moderna na
formaccedilatildeo inicial de professores de Fiacutesica do ensino meacutedio Os presentes autores
apontam o uacuteltimo fator como tendo sido um dos mais importantes para sua participaccedilatildeo
no curso sobre Fiacutesica Moderna oferecido no ldquoCERN Portuguese Language Teachers
Programme 2012rdquo realizado em Genebra na Suiacuteccedila
Os documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira defendem a formaccedilatildeo da
cidadania dos alunos do ensino meacutedio que no caso da Fiacutesica envolve dentre outros
aspectos ensinar temas de Fiacutesica Moderna (FM) neste niacutevel tendo em vista que estatildeo
relacionados ao funcionamento de diversos aparatos tecnoloacutegicos utilizados atualmente
e que satildeo veiculados em diferentes meios de comunicaccedilatildeo tal como ocorreu quando
houve no ano passado a provaacutevel descoberta da partiacutecula de Higgs As orientaccedilotildees
curriculares complementares aos Paracircmetros Curriculares Nacionais (BRASIL 2002
p70) apontam que ldquoalguns aspectos da chamada Fiacutesica Moderna seratildeo indispensaacuteveis
para permitir aos jovens uma compreensatildeo mais abrangente sobre como se constitui a
mateacuteria []rdquo atribuindo relevacircncia a esta parte da Fiacutesica no niacutevel meacutedio
Particularmente sobre a Fiacutesica de Partiacuteculas o referido documento destaca (ibid) como
importante que ldquo[] a compreensatildeo dos modelos para a constituiccedilatildeo da mateacuteria deve
ainda incluir as interaccedilotildees no nuacutecleo dos aacutetomos e os modelos que a ciecircncia hoje
propotildee para um mundo de partiacuteculas []rdquo
Aleacutem de aspectos apresentados anteriormente a introduccedilatildeo da Fiacutesica Moderna
no ensino meacutedio tambeacutem eacute defendida em diversos trabalhos de ensino de Fiacutesica
(OSTERMANN e MOREIRA 2000 e 2001 OSTERMANN e CAVALCANTI 2001
OLIVEIRA et al 2007 VIANNA 2009 CUNHA e GOMES 2012) No tocante agrave
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea (FMC) Ostermann e Cavalcanti (2001 p13)
salientam ldquo[] o entusiasmo dos estudantes em aprender na proacutepria escola assuntos
que lecircem em revistas de divulgaccedilatildeo em jornais ou na internet justifica definitivamente
a necessidade de atualizaccedilatildeo curricular []rdquo Embora concordemos com tal colocaccedilatildeo
salientamos que tal revisatildeo curricular eacute obstruiacuteda por diversos fatores conforme
apresentados acima Oliveira et al (2007 p447) destacam que
ldquoNas uacuteltimas deacutecadas os avanccedilos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos tecircm despertado nos jovens
olhares mais atentos sobre temas relacionados agraves ciecircncias de uma forma geral A fiacutesica
em particular tem contribuiacutedo de forma significativa nesse sentido principalmente
para o desenvolvimento da medicina e das engenhariasrdquo
Percebemos que existem demandas para que o professor introduza temas de
FMC em suas aulas do Ensino Meacutedio as quais podem ser dificultadas entre outros
motivos pela carecircncia de materiais instrucionais testados em escolas tal como apontado
por Ostermann e Moreira (2001 p43) ao enfatizarem que ldquo[] parece que haacute muitas
justificativas em favor da atualizaccedilatildeo curricular e ateacute uma bibliografia que apresenta
[] temas modernos Entretanto colocar todas estas reflexotildees na praacutetica da sala de
aula eacute ainda um desafiordquo As propostas de ensino apresentadas neste trabalho
pretendem colaborar futuramente para preencher esta lacuna jaacute que seratildeo aplicadas em
escolas e publicadas (com suas atualizaccedilotildees pertinentes apoacutes a aplicaccedilatildeo) em sites e
revistas online de Ensino de Fiacutesica
Quanto ao tema ldquoFiacutesica de Partiacuteculas Elementaresrdquo escolhido para basear as
referidas propostas embora o tenhamos feito devido a nossa participaccedilatildeo na ldquoEscola de
Fiacutesica do CERN de 2012rdquo destacamos que foi um dos toacutepicos de FMC dentre os
apontados por Ostermann e Moreira (2001) como um dos mais indicados num
levantamento realizado No entanto salientamos mais especificamente que as propostas
seratildeo norteadas pelo tema Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares no contexto do CERN e do
LHC
Amostragem bibliograacutefica
Foram encontrados diversos trabalhos relacionados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e
assuntos correlatos dos quais abordaremos uma amostragem que consideramos
suficiente no contexto da presente proposta de ensino para o niacutevel meacutedio
Em sua proposta de abordagem de Fiacutesica de Partiacuteculas na escola de niacutevel meacutedio
Ostermann e Cavalcanti (2001) apresentam consideraccedilotildees e a descriccedilatildeo de um pocircster
sobre este tema e que permite que professores de Fiacutesica do Ensino Meacutedio possam
construir compreensotildees acerca de Fiacutesica de Partiacuteculas e das Interaccedilotildees Fundamentais
possibilitando-lhes abordar tais assuntos em suas aulas e produzir materiais
instrucionais para o niacutevel meacutedio
Moreira (2004) aborda introdutoriamente aspectos teoacutericos de Fiacutesica de
Partiacuteculas e Interaccedilotildees utilizando para isso mapas conceituais que permitem
compreender os conceitos principais vinculados aos toacutepicos e suas diversas correlaccedilotildees
Assim como ocorreu com Ostermann e Cavalcanti (2001) esse trabalho permite que
professores do ensino meacutedio possam obter conhecimentos e noccedilotildees pertinentes e
elaborar materiais instrucionais para seus alunos de ensino meacutedio
No contexto da formaccedilatildeo inicial de professores de Fiacutesica Ostermann e
Cavalcanti (2001) apresentam trabalho envolvendo a aplicaccedilatildeo na escola de niacutevel meacutedio
de dois temas da FMC a saber Partiacuteculas Elementares e Supercondutividade Foram
elaborados materiais didaacuteticos sobre ambos os temas por licenciandos em Fiacutesica os
quais fizeram suas aplicaccedilotildees em escolas sob a supervisatildeo da professora orientadora da
universidade Apoacutes suas aplicaccedilotildees licenciandos e orientadores consideram que
obtiveram resultados satisfatoacuterios e as dificuldades encontrados foram proacuteximas das
obtidas com assuntos que natildeo envolvem temas de FMC
A Fiacutesica de Partiacuteculas aparece em alguns trabalhos teoacutericos de forma
correlacionada a discussotildees e consideraccedilotildees envolvendo o CERN1 e o LHC
2 Pereira
(2011) apresenta o que eacute para que serve e como funciona o LHC situando-o no CERN
e natildeo aprofundando suas discussotildees em aspectos teoacutericos da Fiacutesica pertinente A autora
aborda em caraacuteter descritivo o LHC e seus quatro grandes experimentos com seus
respectivos objetivos dentro das pesquisas realizadas no CERN
Vidal e Manzano (2010) abordam o LHC como tema motivador para
apresentaccedilatildeo e compreensatildeo pelos alunos de conceitos de eletrostaacutetica no acircmbito do
ensino meacutedio Segundo estes autores o LHC pode ser utilizado para contextualizar as
aulas de Fiacutesica acerca dos referidos conceitos de modo concomitante agrave abordagem
destes na escola Este trabalho de Vidal e Manzano (ibid) se assemelha em parte a uma
das propostas do presente trabalho na qual seraacute utilizado o LHC como tema de
motivaccedilatildeo mas no nosso caso para a abordagem de alguns conceitos de Fiacutesica de
Partiacuteculas
Em seu livro Balthazar e Oliveira (2010) apresentam uma proposta de ensino de
Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares a partir de aspectos relativos ao LHC na qual os
autores destacam a relevacircncia da FMC ao niacutevel meacutedio e utilizam as abordagens CTS
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 CERN significa em portuguecircs Organizaccedilatildeo Europeia para Pesquisa Nuclear eacute o maior organizaccedilatildeo mundial destinada agrave pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas e assuntos afins da FMC e estaacute localizado na fronteira Franco-Suiacuteccedila 2 LHC significa em portuguecircs Grande Colisor de Hadrons eacute o maior acelerador de Partiacuteculas do mundo pertence ao CERN e
tambeacutem estaacute localizado na fronteira Franco-Suiacuteccedila
(Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) e de Histoacuteria e Filosofia da Ciecircncia (HFC) A
proposta dos autores (ibid) possui semelhanccedilas e contribuiccedilotildees importantes para uma
das propostas presentes neste trabalho tanto em aspectos educacionais quanto em
conhecimentos cientiacuteficos
Propostas didaacuteticas aspectos iniciais
Conforme jaacute destacado estruturamos propostas de ensino para Fiacutesica de Partiacuteculas
Elementares no niacutevel meacutedio que sejam viaacuteveis de aplicaccedilatildeo em escolas brasileiras e
levem em conta fatores apregoados em documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira
e em trabalhos de ensino de Fiacutesica Embora haja outras apresentamos neste trabalho
duas propostas didaacuteticas que utilizam abordagens diversas a saber Filosofia e
Epistemologia das Ciecircncias e Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-Sociedade
A primeira proposta eacute intitulada ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva
cientiacutefica filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo e eacute apresentada no Apecircndice I ao passo que a
segunda proposta eacute denominada ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-
tecnoloacutegicos na sociedaderdquo e estaacute presente no Apecircndice II Poreacutem ambas as propostas
tambeacutem se encontram brevemente descritas a seguir
Na proposta envolvendo Filosofia e Epistemologia das ciecircncias satildeo utilizados viacutedeo
e texto sobre o CERN o LHC e a Fiacutesica de Partiacuteculas associados a um roteiro didaacutetico
que permite aos alunos sendo conduzidos pelo professor refletir e discutir aspectos
tiacutepicos da natureza do conhecimento cientiacutefico tais como a imagem da ciecircncia e do
cientista na sociedade a relevacircncia da colaboraccedilatildeo e das discussotildees entre cientistas a
validaccedilatildeo e o caraacuteter natildeo definitivo do conhecimento cientiacutefico e os modelos fiacutesicos A
construccedilatildeo destes aspectos educacionais nos alunos do ensino meacutedio eacute defendida nos
PCN+ (BRASIL 2002) e por Balthazar e Oliveira (2010) Carvalho e Sasseron (2010) e
Moreira (2011)
No tocante agrave proposta didaacutetica sobre Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-
Sociedade satildeo utilizados viacutedeo e texto de Histoacuteria das Ciecircncias e que envolvem relaccedilotildees
CTS acerca do CERN do LHC e da Fiacutesica de Partiacuteculas aos quais estaacute relacionado um
roteiro didaacutetico Dessa forma os alunos do ensino meacutedio poderatildeo pensar discutir e
estabelecer compreensotildees com o apoio do docente acerca dos seguintes aspectos
ciecircncia enquanto construccedilatildeo humana evoluccedilatildeo conceitual dos modelos atocircmicos e
influecircncias reciacuteprocas entre Ciecircncia Tecnologia e Sociedade O desenvolvimento destes
aspectos tambeacutem eacute defendido em textos educacionais tanto da legislaccedilatildeo quanto de
publicaccedilotildees em revistas e anais de encontros (SANTOS e MORTIMER 2002 CRUZ e
ZYLBERSZTAJN 2005 BALTHAZAR e OLIVEIRA 2010 CARVALHO e
SASSERON 2010 SILVA 2010 e VIANNA 2009)
Aleacutem dos aspectos apresentados acima seratildeo abordados brevemente em ambas as
propostas alguns conceitos e noccedilotildees fundamentais em Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares
As propostas foram elaboradas a partir da compreensatildeo e das discussotildees realizadas
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012 da leitura de textos (cuja amostra
representativa se encontra nas referecircncias deste trabalho) e da visualizaccedilatildeo de viacutedeos
pertinentes disponiacuteveis na proacutepria paacutegina do CERN e de seus quatro grandes
experimentos (ver lista de ldquoPaacuteginas recomendadasrdquo ao final deste trabalho)
Consideraccedilotildees finais
Como nenhuma das duas propostas jaacute foi aplicada em turmas do ensino meacutedio
natildeo eacute possiacutevel apresentar quaisquer resultados e realizar discussotildees pertinentes no
entanto obtivemos bons retornos apoacutes apresentar a primeira proposta para um grupo de
professores e licenciandos em Fiacutesica em um minicurso ministrado na uacuteltima ediccedilatildeo do
mais relevante simpoacutesio nacional de ensino de Fiacutesica do Brasil
Referecircncias
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eletrostaacutetica no Ensino Meacutedio Fiacutesica na Escola v11 n2 p16-21
Apecircndice A Atividade I - ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva cientiacutefica
filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do
we come from (Featuring CERN)rdquo (Disponiacutevel em
httpwwwyoutubecomwatchv=5y0bLsawQ94 Acesso em 31 de maio de 2013)
permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e
epistemoloacutegicos associados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Como o viacutedeo estaacute em inglecircs sugerimos que o professor passe duas vezes sendo
que na primeira delas seria necessaacuterio o professor traduzi-lo fazer comentaacuterios
pertinentes e esclarecer duacutevidas que os alunos poderatildeo levantar Apoacutes passar o viacutedeo
pela segunda vez o professor realiza uma discussatildeo geral com toda a turma tendo em
vista aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos associados ao viacutedeo
Depois de concluiacuteda a discussatildeo os alunos se organizam em dupla recebem o
roteiro didaacutetico abaixo e respondem suas perguntas Nesse sentido enquanto os alunos
estiverem lendo e respondendo o roteiro os membros de cada dupla poderatildeo discutir
entre si e com o professor e tirar duacutevidas com este No entanto salientamos que o
professor deve estar bem atento quanto agraves discussotildees e duacutevidas dos alunos pois sua
funccedilatildeo eacute de mediar (ou orientar) e estimular a reflexatildeo e a discussatildeo dos alunos natildeo de
apresentar respostas prontas e fechadas
Roteiro didaacutetico I
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do we come from (Featuring CERN)rdquo e discuti-lo com seus colegas e com o professor e ler o texto abaixo
responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto I ldquoAspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos da Fiacutesica de Partiacuteculas e do
CERNrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e fica localizado em Genebra na Suiacuteccedila As
pesquisas realizadas no CERN buscam responder as mais antigas e fundamentais
questotildees da humanidade tais como ldquodo que somos feitosrdquo e ldquode onde viemosrdquo Tais
questotildees aparecem inclusive em alguns locais do CERN como na entrada de um dos
seus espaccedilos de divulgaccedilatildeo cientiacutefica em alguns idiomas a saber ldquoGlobe of Science
and Innovationrdquo (ver Foto 2 abaixo)
Foto 2 Questotildees fundamentais na entrada do Globe no CERN
As respostas para as perguntas na foto acima as quais jaacute pudemos nos ter feito
algum dia mobilizam fiacutesicos da aacuterea da Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo inteiro num
trabalho exemplar de colaboraccedilatildeo organizaccedilatildeo comunicaccedilatildeo e conviacutevio que serve de
referecircncia para outras organizaccedilotildees sociais de grande porte Nesse sentido algumas das
posturas mais relevantes de um cientista envolvem curiosidades questionamentos e
determinaccedilatildeo frente ao seu trabalho (ou suas pesquisas) Aleacutem de tais posturas os
fiacutesicos desta aacuterea possuem evidentemente domiacutenio sobre conhecimentos cientiacuteficos
pertinentes os quais se inserem no contexto da denominada Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e envolve conceitos grandezas teorias fenocircmenos linguagens e
siacutembolos tais como ldquoEnergia Escurardquo e ldquoAntimateacuteriardquo
O LHC (Grande Colisor de Hadrons) eacute o maior acelerador de partiacuteculas do mundo
possui formato circular e 27 Km de extensatildeo estaacute situado a 110m de profundidade do
chatildeo e se encontra na fronteira franco-suiacuteccedila Em seu interior haacute feixes de proacutetons (mas
tambeacutem podem ser feixes de iacuteons de Chumbo) movendo-se em sentidos opostos e com
velocidades muitiacutessimo proacuteximas da velocidade da luz tanto que seu estudo requer
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
Os documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira defendem a formaccedilatildeo da
cidadania dos alunos do ensino meacutedio que no caso da Fiacutesica envolve dentre outros
aspectos ensinar temas de Fiacutesica Moderna (FM) neste niacutevel tendo em vista que estatildeo
relacionados ao funcionamento de diversos aparatos tecnoloacutegicos utilizados atualmente
e que satildeo veiculados em diferentes meios de comunicaccedilatildeo tal como ocorreu quando
houve no ano passado a provaacutevel descoberta da partiacutecula de Higgs As orientaccedilotildees
curriculares complementares aos Paracircmetros Curriculares Nacionais (BRASIL 2002
p70) apontam que ldquoalguns aspectos da chamada Fiacutesica Moderna seratildeo indispensaacuteveis
para permitir aos jovens uma compreensatildeo mais abrangente sobre como se constitui a
mateacuteria []rdquo atribuindo relevacircncia a esta parte da Fiacutesica no niacutevel meacutedio
Particularmente sobre a Fiacutesica de Partiacuteculas o referido documento destaca (ibid) como
importante que ldquo[] a compreensatildeo dos modelos para a constituiccedilatildeo da mateacuteria deve
ainda incluir as interaccedilotildees no nuacutecleo dos aacutetomos e os modelos que a ciecircncia hoje
propotildee para um mundo de partiacuteculas []rdquo
Aleacutem de aspectos apresentados anteriormente a introduccedilatildeo da Fiacutesica Moderna
no ensino meacutedio tambeacutem eacute defendida em diversos trabalhos de ensino de Fiacutesica
(OSTERMANN e MOREIRA 2000 e 2001 OSTERMANN e CAVALCANTI 2001
OLIVEIRA et al 2007 VIANNA 2009 CUNHA e GOMES 2012) No tocante agrave
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea (FMC) Ostermann e Cavalcanti (2001 p13)
salientam ldquo[] o entusiasmo dos estudantes em aprender na proacutepria escola assuntos
que lecircem em revistas de divulgaccedilatildeo em jornais ou na internet justifica definitivamente
a necessidade de atualizaccedilatildeo curricular []rdquo Embora concordemos com tal colocaccedilatildeo
salientamos que tal revisatildeo curricular eacute obstruiacuteda por diversos fatores conforme
apresentados acima Oliveira et al (2007 p447) destacam que
ldquoNas uacuteltimas deacutecadas os avanccedilos cientiacuteficos e tecnoloacutegicos tecircm despertado nos jovens
olhares mais atentos sobre temas relacionados agraves ciecircncias de uma forma geral A fiacutesica
em particular tem contribuiacutedo de forma significativa nesse sentido principalmente
para o desenvolvimento da medicina e das engenhariasrdquo
Percebemos que existem demandas para que o professor introduza temas de
FMC em suas aulas do Ensino Meacutedio as quais podem ser dificultadas entre outros
motivos pela carecircncia de materiais instrucionais testados em escolas tal como apontado
por Ostermann e Moreira (2001 p43) ao enfatizarem que ldquo[] parece que haacute muitas
justificativas em favor da atualizaccedilatildeo curricular e ateacute uma bibliografia que apresenta
[] temas modernos Entretanto colocar todas estas reflexotildees na praacutetica da sala de
aula eacute ainda um desafiordquo As propostas de ensino apresentadas neste trabalho
pretendem colaborar futuramente para preencher esta lacuna jaacute que seratildeo aplicadas em
escolas e publicadas (com suas atualizaccedilotildees pertinentes apoacutes a aplicaccedilatildeo) em sites e
revistas online de Ensino de Fiacutesica
Quanto ao tema ldquoFiacutesica de Partiacuteculas Elementaresrdquo escolhido para basear as
referidas propostas embora o tenhamos feito devido a nossa participaccedilatildeo na ldquoEscola de
Fiacutesica do CERN de 2012rdquo destacamos que foi um dos toacutepicos de FMC dentre os
apontados por Ostermann e Moreira (2001) como um dos mais indicados num
levantamento realizado No entanto salientamos mais especificamente que as propostas
seratildeo norteadas pelo tema Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares no contexto do CERN e do
LHC
Amostragem bibliograacutefica
Foram encontrados diversos trabalhos relacionados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e
assuntos correlatos dos quais abordaremos uma amostragem que consideramos
suficiente no contexto da presente proposta de ensino para o niacutevel meacutedio
Em sua proposta de abordagem de Fiacutesica de Partiacuteculas na escola de niacutevel meacutedio
Ostermann e Cavalcanti (2001) apresentam consideraccedilotildees e a descriccedilatildeo de um pocircster
sobre este tema e que permite que professores de Fiacutesica do Ensino Meacutedio possam
construir compreensotildees acerca de Fiacutesica de Partiacuteculas e das Interaccedilotildees Fundamentais
possibilitando-lhes abordar tais assuntos em suas aulas e produzir materiais
instrucionais para o niacutevel meacutedio
Moreira (2004) aborda introdutoriamente aspectos teoacutericos de Fiacutesica de
Partiacuteculas e Interaccedilotildees utilizando para isso mapas conceituais que permitem
compreender os conceitos principais vinculados aos toacutepicos e suas diversas correlaccedilotildees
Assim como ocorreu com Ostermann e Cavalcanti (2001) esse trabalho permite que
professores do ensino meacutedio possam obter conhecimentos e noccedilotildees pertinentes e
elaborar materiais instrucionais para seus alunos de ensino meacutedio
No contexto da formaccedilatildeo inicial de professores de Fiacutesica Ostermann e
Cavalcanti (2001) apresentam trabalho envolvendo a aplicaccedilatildeo na escola de niacutevel meacutedio
de dois temas da FMC a saber Partiacuteculas Elementares e Supercondutividade Foram
elaborados materiais didaacuteticos sobre ambos os temas por licenciandos em Fiacutesica os
quais fizeram suas aplicaccedilotildees em escolas sob a supervisatildeo da professora orientadora da
universidade Apoacutes suas aplicaccedilotildees licenciandos e orientadores consideram que
obtiveram resultados satisfatoacuterios e as dificuldades encontrados foram proacuteximas das
obtidas com assuntos que natildeo envolvem temas de FMC
A Fiacutesica de Partiacuteculas aparece em alguns trabalhos teoacutericos de forma
correlacionada a discussotildees e consideraccedilotildees envolvendo o CERN1 e o LHC
2 Pereira
(2011) apresenta o que eacute para que serve e como funciona o LHC situando-o no CERN
e natildeo aprofundando suas discussotildees em aspectos teoacutericos da Fiacutesica pertinente A autora
aborda em caraacuteter descritivo o LHC e seus quatro grandes experimentos com seus
respectivos objetivos dentro das pesquisas realizadas no CERN
Vidal e Manzano (2010) abordam o LHC como tema motivador para
apresentaccedilatildeo e compreensatildeo pelos alunos de conceitos de eletrostaacutetica no acircmbito do
ensino meacutedio Segundo estes autores o LHC pode ser utilizado para contextualizar as
aulas de Fiacutesica acerca dos referidos conceitos de modo concomitante agrave abordagem
destes na escola Este trabalho de Vidal e Manzano (ibid) se assemelha em parte a uma
das propostas do presente trabalho na qual seraacute utilizado o LHC como tema de
motivaccedilatildeo mas no nosso caso para a abordagem de alguns conceitos de Fiacutesica de
Partiacuteculas
Em seu livro Balthazar e Oliveira (2010) apresentam uma proposta de ensino de
Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares a partir de aspectos relativos ao LHC na qual os
autores destacam a relevacircncia da FMC ao niacutevel meacutedio e utilizam as abordagens CTS
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 CERN significa em portuguecircs Organizaccedilatildeo Europeia para Pesquisa Nuclear eacute o maior organizaccedilatildeo mundial destinada agrave pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas e assuntos afins da FMC e estaacute localizado na fronteira Franco-Suiacuteccedila 2 LHC significa em portuguecircs Grande Colisor de Hadrons eacute o maior acelerador de Partiacuteculas do mundo pertence ao CERN e
tambeacutem estaacute localizado na fronteira Franco-Suiacuteccedila
(Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) e de Histoacuteria e Filosofia da Ciecircncia (HFC) A
proposta dos autores (ibid) possui semelhanccedilas e contribuiccedilotildees importantes para uma
das propostas presentes neste trabalho tanto em aspectos educacionais quanto em
conhecimentos cientiacuteficos
Propostas didaacuteticas aspectos iniciais
Conforme jaacute destacado estruturamos propostas de ensino para Fiacutesica de Partiacuteculas
Elementares no niacutevel meacutedio que sejam viaacuteveis de aplicaccedilatildeo em escolas brasileiras e
levem em conta fatores apregoados em documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira
e em trabalhos de ensino de Fiacutesica Embora haja outras apresentamos neste trabalho
duas propostas didaacuteticas que utilizam abordagens diversas a saber Filosofia e
Epistemologia das Ciecircncias e Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-Sociedade
A primeira proposta eacute intitulada ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva
cientiacutefica filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo e eacute apresentada no Apecircndice I ao passo que a
segunda proposta eacute denominada ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-
tecnoloacutegicos na sociedaderdquo e estaacute presente no Apecircndice II Poreacutem ambas as propostas
tambeacutem se encontram brevemente descritas a seguir
Na proposta envolvendo Filosofia e Epistemologia das ciecircncias satildeo utilizados viacutedeo
e texto sobre o CERN o LHC e a Fiacutesica de Partiacuteculas associados a um roteiro didaacutetico
que permite aos alunos sendo conduzidos pelo professor refletir e discutir aspectos
tiacutepicos da natureza do conhecimento cientiacutefico tais como a imagem da ciecircncia e do
cientista na sociedade a relevacircncia da colaboraccedilatildeo e das discussotildees entre cientistas a
validaccedilatildeo e o caraacuteter natildeo definitivo do conhecimento cientiacutefico e os modelos fiacutesicos A
construccedilatildeo destes aspectos educacionais nos alunos do ensino meacutedio eacute defendida nos
PCN+ (BRASIL 2002) e por Balthazar e Oliveira (2010) Carvalho e Sasseron (2010) e
Moreira (2011)
No tocante agrave proposta didaacutetica sobre Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-
Sociedade satildeo utilizados viacutedeo e texto de Histoacuteria das Ciecircncias e que envolvem relaccedilotildees
CTS acerca do CERN do LHC e da Fiacutesica de Partiacuteculas aos quais estaacute relacionado um
roteiro didaacutetico Dessa forma os alunos do ensino meacutedio poderatildeo pensar discutir e
estabelecer compreensotildees com o apoio do docente acerca dos seguintes aspectos
ciecircncia enquanto construccedilatildeo humana evoluccedilatildeo conceitual dos modelos atocircmicos e
influecircncias reciacuteprocas entre Ciecircncia Tecnologia e Sociedade O desenvolvimento destes
aspectos tambeacutem eacute defendido em textos educacionais tanto da legislaccedilatildeo quanto de
publicaccedilotildees em revistas e anais de encontros (SANTOS e MORTIMER 2002 CRUZ e
ZYLBERSZTAJN 2005 BALTHAZAR e OLIVEIRA 2010 CARVALHO e
SASSERON 2010 SILVA 2010 e VIANNA 2009)
Aleacutem dos aspectos apresentados acima seratildeo abordados brevemente em ambas as
propostas alguns conceitos e noccedilotildees fundamentais em Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares
As propostas foram elaboradas a partir da compreensatildeo e das discussotildees realizadas
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012 da leitura de textos (cuja amostra
representativa se encontra nas referecircncias deste trabalho) e da visualizaccedilatildeo de viacutedeos
pertinentes disponiacuteveis na proacutepria paacutegina do CERN e de seus quatro grandes
experimentos (ver lista de ldquoPaacuteginas recomendadasrdquo ao final deste trabalho)
Consideraccedilotildees finais
Como nenhuma das duas propostas jaacute foi aplicada em turmas do ensino meacutedio
natildeo eacute possiacutevel apresentar quaisquer resultados e realizar discussotildees pertinentes no
entanto obtivemos bons retornos apoacutes apresentar a primeira proposta para um grupo de
professores e licenciandos em Fiacutesica em um minicurso ministrado na uacuteltima ediccedilatildeo do
mais relevante simpoacutesio nacional de ensino de Fiacutesica do Brasil
Referecircncias
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eletrostaacutetica no Ensino Meacutedio Fiacutesica na Escola v11 n2 p16-21
Apecircndice A Atividade I - ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva cientiacutefica
filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do
we come from (Featuring CERN)rdquo (Disponiacutevel em
httpwwwyoutubecomwatchv=5y0bLsawQ94 Acesso em 31 de maio de 2013)
permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e
epistemoloacutegicos associados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Como o viacutedeo estaacute em inglecircs sugerimos que o professor passe duas vezes sendo
que na primeira delas seria necessaacuterio o professor traduzi-lo fazer comentaacuterios
pertinentes e esclarecer duacutevidas que os alunos poderatildeo levantar Apoacutes passar o viacutedeo
pela segunda vez o professor realiza uma discussatildeo geral com toda a turma tendo em
vista aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos associados ao viacutedeo
Depois de concluiacuteda a discussatildeo os alunos se organizam em dupla recebem o
roteiro didaacutetico abaixo e respondem suas perguntas Nesse sentido enquanto os alunos
estiverem lendo e respondendo o roteiro os membros de cada dupla poderatildeo discutir
entre si e com o professor e tirar duacutevidas com este No entanto salientamos que o
professor deve estar bem atento quanto agraves discussotildees e duacutevidas dos alunos pois sua
funccedilatildeo eacute de mediar (ou orientar) e estimular a reflexatildeo e a discussatildeo dos alunos natildeo de
apresentar respostas prontas e fechadas
Roteiro didaacutetico I
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do we come from (Featuring CERN)rdquo e discuti-lo com seus colegas e com o professor e ler o texto abaixo
responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto I ldquoAspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos da Fiacutesica de Partiacuteculas e do
CERNrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e fica localizado em Genebra na Suiacuteccedila As
pesquisas realizadas no CERN buscam responder as mais antigas e fundamentais
questotildees da humanidade tais como ldquodo que somos feitosrdquo e ldquode onde viemosrdquo Tais
questotildees aparecem inclusive em alguns locais do CERN como na entrada de um dos
seus espaccedilos de divulgaccedilatildeo cientiacutefica em alguns idiomas a saber ldquoGlobe of Science
and Innovationrdquo (ver Foto 2 abaixo)
Foto 2 Questotildees fundamentais na entrada do Globe no CERN
As respostas para as perguntas na foto acima as quais jaacute pudemos nos ter feito
algum dia mobilizam fiacutesicos da aacuterea da Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo inteiro num
trabalho exemplar de colaboraccedilatildeo organizaccedilatildeo comunicaccedilatildeo e conviacutevio que serve de
referecircncia para outras organizaccedilotildees sociais de grande porte Nesse sentido algumas das
posturas mais relevantes de um cientista envolvem curiosidades questionamentos e
determinaccedilatildeo frente ao seu trabalho (ou suas pesquisas) Aleacutem de tais posturas os
fiacutesicos desta aacuterea possuem evidentemente domiacutenio sobre conhecimentos cientiacuteficos
pertinentes os quais se inserem no contexto da denominada Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e envolve conceitos grandezas teorias fenocircmenos linguagens e
siacutembolos tais como ldquoEnergia Escurardquo e ldquoAntimateacuteriardquo
O LHC (Grande Colisor de Hadrons) eacute o maior acelerador de partiacuteculas do mundo
possui formato circular e 27 Km de extensatildeo estaacute situado a 110m de profundidade do
chatildeo e se encontra na fronteira franco-suiacuteccedila Em seu interior haacute feixes de proacutetons (mas
tambeacutem podem ser feixes de iacuteons de Chumbo) movendo-se em sentidos opostos e com
velocidades muitiacutessimo proacuteximas da velocidade da luz tanto que seu estudo requer
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
Amostragem bibliograacutefica
Foram encontrados diversos trabalhos relacionados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e
assuntos correlatos dos quais abordaremos uma amostragem que consideramos
suficiente no contexto da presente proposta de ensino para o niacutevel meacutedio
Em sua proposta de abordagem de Fiacutesica de Partiacuteculas na escola de niacutevel meacutedio
Ostermann e Cavalcanti (2001) apresentam consideraccedilotildees e a descriccedilatildeo de um pocircster
sobre este tema e que permite que professores de Fiacutesica do Ensino Meacutedio possam
construir compreensotildees acerca de Fiacutesica de Partiacuteculas e das Interaccedilotildees Fundamentais
possibilitando-lhes abordar tais assuntos em suas aulas e produzir materiais
instrucionais para o niacutevel meacutedio
Moreira (2004) aborda introdutoriamente aspectos teoacutericos de Fiacutesica de
Partiacuteculas e Interaccedilotildees utilizando para isso mapas conceituais que permitem
compreender os conceitos principais vinculados aos toacutepicos e suas diversas correlaccedilotildees
Assim como ocorreu com Ostermann e Cavalcanti (2001) esse trabalho permite que
professores do ensino meacutedio possam obter conhecimentos e noccedilotildees pertinentes e
elaborar materiais instrucionais para seus alunos de ensino meacutedio
No contexto da formaccedilatildeo inicial de professores de Fiacutesica Ostermann e
Cavalcanti (2001) apresentam trabalho envolvendo a aplicaccedilatildeo na escola de niacutevel meacutedio
de dois temas da FMC a saber Partiacuteculas Elementares e Supercondutividade Foram
elaborados materiais didaacuteticos sobre ambos os temas por licenciandos em Fiacutesica os
quais fizeram suas aplicaccedilotildees em escolas sob a supervisatildeo da professora orientadora da
universidade Apoacutes suas aplicaccedilotildees licenciandos e orientadores consideram que
obtiveram resultados satisfatoacuterios e as dificuldades encontrados foram proacuteximas das
obtidas com assuntos que natildeo envolvem temas de FMC
A Fiacutesica de Partiacuteculas aparece em alguns trabalhos teoacutericos de forma
correlacionada a discussotildees e consideraccedilotildees envolvendo o CERN1 e o LHC
2 Pereira
(2011) apresenta o que eacute para que serve e como funciona o LHC situando-o no CERN
e natildeo aprofundando suas discussotildees em aspectos teoacutericos da Fiacutesica pertinente A autora
aborda em caraacuteter descritivo o LHC e seus quatro grandes experimentos com seus
respectivos objetivos dentro das pesquisas realizadas no CERN
Vidal e Manzano (2010) abordam o LHC como tema motivador para
apresentaccedilatildeo e compreensatildeo pelos alunos de conceitos de eletrostaacutetica no acircmbito do
ensino meacutedio Segundo estes autores o LHC pode ser utilizado para contextualizar as
aulas de Fiacutesica acerca dos referidos conceitos de modo concomitante agrave abordagem
destes na escola Este trabalho de Vidal e Manzano (ibid) se assemelha em parte a uma
das propostas do presente trabalho na qual seraacute utilizado o LHC como tema de
motivaccedilatildeo mas no nosso caso para a abordagem de alguns conceitos de Fiacutesica de
Partiacuteculas
Em seu livro Balthazar e Oliveira (2010) apresentam uma proposta de ensino de
Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares a partir de aspectos relativos ao LHC na qual os
autores destacam a relevacircncia da FMC ao niacutevel meacutedio e utilizam as abordagens CTS
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 CERN significa em portuguecircs Organizaccedilatildeo Europeia para Pesquisa Nuclear eacute o maior organizaccedilatildeo mundial destinada agrave pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas e assuntos afins da FMC e estaacute localizado na fronteira Franco-Suiacuteccedila 2 LHC significa em portuguecircs Grande Colisor de Hadrons eacute o maior acelerador de Partiacuteculas do mundo pertence ao CERN e
tambeacutem estaacute localizado na fronteira Franco-Suiacuteccedila
(Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) e de Histoacuteria e Filosofia da Ciecircncia (HFC) A
proposta dos autores (ibid) possui semelhanccedilas e contribuiccedilotildees importantes para uma
das propostas presentes neste trabalho tanto em aspectos educacionais quanto em
conhecimentos cientiacuteficos
Propostas didaacuteticas aspectos iniciais
Conforme jaacute destacado estruturamos propostas de ensino para Fiacutesica de Partiacuteculas
Elementares no niacutevel meacutedio que sejam viaacuteveis de aplicaccedilatildeo em escolas brasileiras e
levem em conta fatores apregoados em documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira
e em trabalhos de ensino de Fiacutesica Embora haja outras apresentamos neste trabalho
duas propostas didaacuteticas que utilizam abordagens diversas a saber Filosofia e
Epistemologia das Ciecircncias e Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-Sociedade
A primeira proposta eacute intitulada ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva
cientiacutefica filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo e eacute apresentada no Apecircndice I ao passo que a
segunda proposta eacute denominada ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-
tecnoloacutegicos na sociedaderdquo e estaacute presente no Apecircndice II Poreacutem ambas as propostas
tambeacutem se encontram brevemente descritas a seguir
Na proposta envolvendo Filosofia e Epistemologia das ciecircncias satildeo utilizados viacutedeo
e texto sobre o CERN o LHC e a Fiacutesica de Partiacuteculas associados a um roteiro didaacutetico
que permite aos alunos sendo conduzidos pelo professor refletir e discutir aspectos
tiacutepicos da natureza do conhecimento cientiacutefico tais como a imagem da ciecircncia e do
cientista na sociedade a relevacircncia da colaboraccedilatildeo e das discussotildees entre cientistas a
validaccedilatildeo e o caraacuteter natildeo definitivo do conhecimento cientiacutefico e os modelos fiacutesicos A
construccedilatildeo destes aspectos educacionais nos alunos do ensino meacutedio eacute defendida nos
PCN+ (BRASIL 2002) e por Balthazar e Oliveira (2010) Carvalho e Sasseron (2010) e
Moreira (2011)
No tocante agrave proposta didaacutetica sobre Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-
Sociedade satildeo utilizados viacutedeo e texto de Histoacuteria das Ciecircncias e que envolvem relaccedilotildees
CTS acerca do CERN do LHC e da Fiacutesica de Partiacuteculas aos quais estaacute relacionado um
roteiro didaacutetico Dessa forma os alunos do ensino meacutedio poderatildeo pensar discutir e
estabelecer compreensotildees com o apoio do docente acerca dos seguintes aspectos
ciecircncia enquanto construccedilatildeo humana evoluccedilatildeo conceitual dos modelos atocircmicos e
influecircncias reciacuteprocas entre Ciecircncia Tecnologia e Sociedade O desenvolvimento destes
aspectos tambeacutem eacute defendido em textos educacionais tanto da legislaccedilatildeo quanto de
publicaccedilotildees em revistas e anais de encontros (SANTOS e MORTIMER 2002 CRUZ e
ZYLBERSZTAJN 2005 BALTHAZAR e OLIVEIRA 2010 CARVALHO e
SASSERON 2010 SILVA 2010 e VIANNA 2009)
Aleacutem dos aspectos apresentados acima seratildeo abordados brevemente em ambas as
propostas alguns conceitos e noccedilotildees fundamentais em Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares
As propostas foram elaboradas a partir da compreensatildeo e das discussotildees realizadas
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012 da leitura de textos (cuja amostra
representativa se encontra nas referecircncias deste trabalho) e da visualizaccedilatildeo de viacutedeos
pertinentes disponiacuteveis na proacutepria paacutegina do CERN e de seus quatro grandes
experimentos (ver lista de ldquoPaacuteginas recomendadasrdquo ao final deste trabalho)
Consideraccedilotildees finais
Como nenhuma das duas propostas jaacute foi aplicada em turmas do ensino meacutedio
natildeo eacute possiacutevel apresentar quaisquer resultados e realizar discussotildees pertinentes no
entanto obtivemos bons retornos apoacutes apresentar a primeira proposta para um grupo de
professores e licenciandos em Fiacutesica em um minicurso ministrado na uacuteltima ediccedilatildeo do
mais relevante simpoacutesio nacional de ensino de Fiacutesica do Brasil
Referecircncias
ALVES G CARUSO F MOTTA H e SANTORO A (2012) O Mundo das
Partiacuteculas de Hoje e de Ontem Satildeo Paulo Editora Livraria da Fiacutesica (Seacuterie LISHEP 2)
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Meacutedio uma abordagem a partir do LHC Satildeo Paulo Editora Livraria da Fiacutesica Rio de
Janeiro CBPF ndash Centro Brasileiro de Pesquisas Fiacutesicas (Coleccedilatildeo Toacutepicos em Fiacutesica)
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Curriculares Nacionais Ensino Meacutedio - Ciecircncias da Natureza Matemaacutetica e suas
Tecnologias Secretaria de Educaccedilatildeo Baacutesica Ministeacuterio da Educaccedilatildeo Disponiacutevel em
httpportalmecgovbrsebarquivospdfCienciasNaturezapdf Acesso em 22 de Abril
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de Higgs buracos negros e outras coisas estranhas Satildeo Paulo Editora Livraria da
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CRUZ SMSCS e ZYLBERSZTAJN A (2005) O enfoque ciecircncia tecnologia e
sociedade e a aprendizagem centrada em eventos In PIETROCOLA M (org) Ensino
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necessidade de sincronizaccedilatildeo conceitual Fiacutesica na Escola v13 n1 8-9
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em sala de aula e da formaccedilatildeo inicial de professores Caderno Catarinense de Ensino de
Fiacutesica v18 n2 p135-151
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Partiacuteculas na escola Fiacutesica na Escola v2 n1 p13-18
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Escola v12 n1 p37-41
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brasileira Ensaio - Pesquisa em Educaccedilatildeo em Ciecircncias v2 n2 p1-23
SILVA CC (2010) Em direccedilatildeo a uma efetiva inserccedilatildeo da histoacuteria e filosofia no ensino
de ciecircncias In GARCIA NMD HIGA I ZIMMERMANN E SILVA CC e
MARTINS AFP (org) A Pesquisa em Ensino de Fiacutesica e a sala de aula articulaccedilotildees
necessaacuterias Satildeo Paulo Editora da Sociedade Brasileira de Fiacutesica p79-82
VIANNA DM (2009) Formaccedilatildeo cidadatilde para os nossos alunos ndash um contexto cultural
para o ensino de fiacutesica In MARTINS AFP (org) Fiacutesica ainda eacute cultura Satildeo Paulo
Editora Livraria da Fiacutesica p131-149
VIDAL XC e MANZANO RC (2010) O LHC ajudando a entender conceitos de
eletrostaacutetica no Ensino Meacutedio Fiacutesica na Escola v11 n2 p16-21
Apecircndice A Atividade I - ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva cientiacutefica
filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do
we come from (Featuring CERN)rdquo (Disponiacutevel em
httpwwwyoutubecomwatchv=5y0bLsawQ94 Acesso em 31 de maio de 2013)
permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e
epistemoloacutegicos associados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Como o viacutedeo estaacute em inglecircs sugerimos que o professor passe duas vezes sendo
que na primeira delas seria necessaacuterio o professor traduzi-lo fazer comentaacuterios
pertinentes e esclarecer duacutevidas que os alunos poderatildeo levantar Apoacutes passar o viacutedeo
pela segunda vez o professor realiza uma discussatildeo geral com toda a turma tendo em
vista aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos associados ao viacutedeo
Depois de concluiacuteda a discussatildeo os alunos se organizam em dupla recebem o
roteiro didaacutetico abaixo e respondem suas perguntas Nesse sentido enquanto os alunos
estiverem lendo e respondendo o roteiro os membros de cada dupla poderatildeo discutir
entre si e com o professor e tirar duacutevidas com este No entanto salientamos que o
professor deve estar bem atento quanto agraves discussotildees e duacutevidas dos alunos pois sua
funccedilatildeo eacute de mediar (ou orientar) e estimular a reflexatildeo e a discussatildeo dos alunos natildeo de
apresentar respostas prontas e fechadas
Roteiro didaacutetico I
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do we come from (Featuring CERN)rdquo e discuti-lo com seus colegas e com o professor e ler o texto abaixo
responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto I ldquoAspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos da Fiacutesica de Partiacuteculas e do
CERNrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e fica localizado em Genebra na Suiacuteccedila As
pesquisas realizadas no CERN buscam responder as mais antigas e fundamentais
questotildees da humanidade tais como ldquodo que somos feitosrdquo e ldquode onde viemosrdquo Tais
questotildees aparecem inclusive em alguns locais do CERN como na entrada de um dos
seus espaccedilos de divulgaccedilatildeo cientiacutefica em alguns idiomas a saber ldquoGlobe of Science
and Innovationrdquo (ver Foto 2 abaixo)
Foto 2 Questotildees fundamentais na entrada do Globe no CERN
As respostas para as perguntas na foto acima as quais jaacute pudemos nos ter feito
algum dia mobilizam fiacutesicos da aacuterea da Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo inteiro num
trabalho exemplar de colaboraccedilatildeo organizaccedilatildeo comunicaccedilatildeo e conviacutevio que serve de
referecircncia para outras organizaccedilotildees sociais de grande porte Nesse sentido algumas das
posturas mais relevantes de um cientista envolvem curiosidades questionamentos e
determinaccedilatildeo frente ao seu trabalho (ou suas pesquisas) Aleacutem de tais posturas os
fiacutesicos desta aacuterea possuem evidentemente domiacutenio sobre conhecimentos cientiacuteficos
pertinentes os quais se inserem no contexto da denominada Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e envolve conceitos grandezas teorias fenocircmenos linguagens e
siacutembolos tais como ldquoEnergia Escurardquo e ldquoAntimateacuteriardquo
O LHC (Grande Colisor de Hadrons) eacute o maior acelerador de partiacuteculas do mundo
possui formato circular e 27 Km de extensatildeo estaacute situado a 110m de profundidade do
chatildeo e se encontra na fronteira franco-suiacuteccedila Em seu interior haacute feixes de proacutetons (mas
tambeacutem podem ser feixes de iacuteons de Chumbo) movendo-se em sentidos opostos e com
velocidades muitiacutessimo proacuteximas da velocidade da luz tanto que seu estudo requer
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
(Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) e de Histoacuteria e Filosofia da Ciecircncia (HFC) A
proposta dos autores (ibid) possui semelhanccedilas e contribuiccedilotildees importantes para uma
das propostas presentes neste trabalho tanto em aspectos educacionais quanto em
conhecimentos cientiacuteficos
Propostas didaacuteticas aspectos iniciais
Conforme jaacute destacado estruturamos propostas de ensino para Fiacutesica de Partiacuteculas
Elementares no niacutevel meacutedio que sejam viaacuteveis de aplicaccedilatildeo em escolas brasileiras e
levem em conta fatores apregoados em documentos da legislaccedilatildeo educacional brasileira
e em trabalhos de ensino de Fiacutesica Embora haja outras apresentamos neste trabalho
duas propostas didaacuteticas que utilizam abordagens diversas a saber Filosofia e
Epistemologia das Ciecircncias e Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-Sociedade
A primeira proposta eacute intitulada ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva
cientiacutefica filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo e eacute apresentada no Apecircndice I ao passo que a
segunda proposta eacute denominada ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-
tecnoloacutegicos na sociedaderdquo e estaacute presente no Apecircndice II Poreacutem ambas as propostas
tambeacutem se encontram brevemente descritas a seguir
Na proposta envolvendo Filosofia e Epistemologia das ciecircncias satildeo utilizados viacutedeo
e texto sobre o CERN o LHC e a Fiacutesica de Partiacuteculas associados a um roteiro didaacutetico
que permite aos alunos sendo conduzidos pelo professor refletir e discutir aspectos
tiacutepicos da natureza do conhecimento cientiacutefico tais como a imagem da ciecircncia e do
cientista na sociedade a relevacircncia da colaboraccedilatildeo e das discussotildees entre cientistas a
validaccedilatildeo e o caraacuteter natildeo definitivo do conhecimento cientiacutefico e os modelos fiacutesicos A
construccedilatildeo destes aspectos educacionais nos alunos do ensino meacutedio eacute defendida nos
PCN+ (BRASIL 2002) e por Balthazar e Oliveira (2010) Carvalho e Sasseron (2010) e
Moreira (2011)
No tocante agrave proposta didaacutetica sobre Histoacuteria das Ciecircncias e Ciecircncia-Tecnologia-
Sociedade satildeo utilizados viacutedeo e texto de Histoacuteria das Ciecircncias e que envolvem relaccedilotildees
CTS acerca do CERN do LHC e da Fiacutesica de Partiacuteculas aos quais estaacute relacionado um
roteiro didaacutetico Dessa forma os alunos do ensino meacutedio poderatildeo pensar discutir e
estabelecer compreensotildees com o apoio do docente acerca dos seguintes aspectos
ciecircncia enquanto construccedilatildeo humana evoluccedilatildeo conceitual dos modelos atocircmicos e
influecircncias reciacuteprocas entre Ciecircncia Tecnologia e Sociedade O desenvolvimento destes
aspectos tambeacutem eacute defendido em textos educacionais tanto da legislaccedilatildeo quanto de
publicaccedilotildees em revistas e anais de encontros (SANTOS e MORTIMER 2002 CRUZ e
ZYLBERSZTAJN 2005 BALTHAZAR e OLIVEIRA 2010 CARVALHO e
SASSERON 2010 SILVA 2010 e VIANNA 2009)
Aleacutem dos aspectos apresentados acima seratildeo abordados brevemente em ambas as
propostas alguns conceitos e noccedilotildees fundamentais em Fiacutesica de Partiacuteculas Elementares
As propostas foram elaboradas a partir da compreensatildeo e das discussotildees realizadas
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012 da leitura de textos (cuja amostra
representativa se encontra nas referecircncias deste trabalho) e da visualizaccedilatildeo de viacutedeos
pertinentes disponiacuteveis na proacutepria paacutegina do CERN e de seus quatro grandes
experimentos (ver lista de ldquoPaacuteginas recomendadasrdquo ao final deste trabalho)
Consideraccedilotildees finais
Como nenhuma das duas propostas jaacute foi aplicada em turmas do ensino meacutedio
natildeo eacute possiacutevel apresentar quaisquer resultados e realizar discussotildees pertinentes no
entanto obtivemos bons retornos apoacutes apresentar a primeira proposta para um grupo de
professores e licenciandos em Fiacutesica em um minicurso ministrado na uacuteltima ediccedilatildeo do
mais relevante simpoacutesio nacional de ensino de Fiacutesica do Brasil
Referecircncias
ALVES G CARUSO F MOTTA H e SANTORO A (2012) O Mundo das
Partiacuteculas de Hoje e de Ontem Satildeo Paulo Editora Livraria da Fiacutesica (Seacuterie LISHEP 2)
BALTHAZAR WF e OLIVEIRA AL (2010) Partiacuteculas Elementares no Ensino
Meacutedio uma abordagem a partir do LHC Satildeo Paulo Editora Livraria da Fiacutesica Rio de
Janeiro CBPF ndash Centro Brasileiro de Pesquisas Fiacutesicas (Coleccedilatildeo Toacutepicos em Fiacutesica)
BRASIL (2002) Orientaccedilotildees Educacionais Complementares aos Paracircmetros
Curriculares Nacionais Ensino Meacutedio - Ciecircncias da Natureza Matemaacutetica e suas
Tecnologias Secretaria de Educaccedilatildeo Baacutesica Ministeacuterio da Educaccedilatildeo Disponiacutevel em
httpportalmecgovbrsebarquivospdfCienciasNaturezapdf Acesso em 22 de Abril
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de Higgs buracos negros e outras coisas estranhas Satildeo Paulo Editora Livraria da
Fiacutesica (Seacuterie LISHEP 2)
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sala de aula questotildees e propostas In CARVALHO AMP RICARDO ER
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sociedade e a aprendizagem centrada em eventos In PIETROCOLA M (org) Ensino
de fiacutesica conteuacutedo metodologia e epistemologia em uma concepccedilatildeo integradora 2ordf ed
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necessidade de sincronizaccedilatildeo conceitual Fiacutesica na Escola v13 n1 8-9
GAMA E e BARROSO MF (2009) Fiacutesica na Escola na Europa Fiacutesica na Escola
v10 n2 p32-35
MOREIRA MA (2004) Partiacuteculas e Interaccedilotildees Fiacutesica na Escola v5 n2 p 10-14
MOREIRA MA (2011) Fiacutesica de Partiacuteculas uma abordagem conceitual amp
epistemoloacutegica Satildeo Paulo Editora Livraria da Fiacutesica
NETO JLS (2011) Partiacuteculas Elementares no Ensino Meacutedio Rio de Janeiro UFRJ
IF
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meacutedio o que dizem os professores Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v29 n3
p447-454
OLIVEIRA FF (2012) Raios X In VIANNA DM e BERNARDO JRR (org)
Temas para o ensino de Fiacutesica com abordagem CTS (ciecircncia tecnologia e sociedade) 1ordf
ediccedilatildeo Rio de Janeiro Bookmakers p-238-259
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de pesquisa ldquoFiacutesica moderna e contemporacircnea no ensino meacutediordquo Investigaccedilotildees em
Ensino de Ciecircncias V5(1) pp23-48
OSTERMANN F e MOREIRA MA (2001) Atualizaccedilatildeo do curriacuteculo de Fiacutesica na
escola de niacutevel meacutedio um estudo dessa problemaacutetica na perspectiva de uma experiecircncia
em sala de aula e da formaccedilatildeo inicial de professores Caderno Catarinense de Ensino de
Fiacutesica v18 n2 p135-151
OSTERMANN F e CAVALCANTI CJH (2001) Um pocircster para ensinar Fiacutesica de
Partiacuteculas na escola Fiacutesica na Escola v2 n1 p13-18
PEREIRA MM (2011) LHC o que eacute para que serve e como funciona Fiacutesica na
Escola v12 n1 p37-41
SANTOS WLP e MORTINER EF (2002) Uma anaacutelise de pressupostos teoacutericos da
abordagem C-T-S (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) no contexto da educaccedilatildeo
brasileira Ensaio - Pesquisa em Educaccedilatildeo em Ciecircncias v2 n2 p1-23
SILVA CC (2010) Em direccedilatildeo a uma efetiva inserccedilatildeo da histoacuteria e filosofia no ensino
de ciecircncias In GARCIA NMD HIGA I ZIMMERMANN E SILVA CC e
MARTINS AFP (org) A Pesquisa em Ensino de Fiacutesica e a sala de aula articulaccedilotildees
necessaacuterias Satildeo Paulo Editora da Sociedade Brasileira de Fiacutesica p79-82
VIANNA DM (2009) Formaccedilatildeo cidadatilde para os nossos alunos ndash um contexto cultural
para o ensino de fiacutesica In MARTINS AFP (org) Fiacutesica ainda eacute cultura Satildeo Paulo
Editora Livraria da Fiacutesica p131-149
VIDAL XC e MANZANO RC (2010) O LHC ajudando a entender conceitos de
eletrostaacutetica no Ensino Meacutedio Fiacutesica na Escola v11 n2 p16-21
Apecircndice A Atividade I - ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva cientiacutefica
filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do
we come from (Featuring CERN)rdquo (Disponiacutevel em
httpwwwyoutubecomwatchv=5y0bLsawQ94 Acesso em 31 de maio de 2013)
permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e
epistemoloacutegicos associados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Como o viacutedeo estaacute em inglecircs sugerimos que o professor passe duas vezes sendo
que na primeira delas seria necessaacuterio o professor traduzi-lo fazer comentaacuterios
pertinentes e esclarecer duacutevidas que os alunos poderatildeo levantar Apoacutes passar o viacutedeo
pela segunda vez o professor realiza uma discussatildeo geral com toda a turma tendo em
vista aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos associados ao viacutedeo
Depois de concluiacuteda a discussatildeo os alunos se organizam em dupla recebem o
roteiro didaacutetico abaixo e respondem suas perguntas Nesse sentido enquanto os alunos
estiverem lendo e respondendo o roteiro os membros de cada dupla poderatildeo discutir
entre si e com o professor e tirar duacutevidas com este No entanto salientamos que o
professor deve estar bem atento quanto agraves discussotildees e duacutevidas dos alunos pois sua
funccedilatildeo eacute de mediar (ou orientar) e estimular a reflexatildeo e a discussatildeo dos alunos natildeo de
apresentar respostas prontas e fechadas
Roteiro didaacutetico I
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do we come from (Featuring CERN)rdquo e discuti-lo com seus colegas e com o professor e ler o texto abaixo
responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto I ldquoAspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos da Fiacutesica de Partiacuteculas e do
CERNrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e fica localizado em Genebra na Suiacuteccedila As
pesquisas realizadas no CERN buscam responder as mais antigas e fundamentais
questotildees da humanidade tais como ldquodo que somos feitosrdquo e ldquode onde viemosrdquo Tais
questotildees aparecem inclusive em alguns locais do CERN como na entrada de um dos
seus espaccedilos de divulgaccedilatildeo cientiacutefica em alguns idiomas a saber ldquoGlobe of Science
and Innovationrdquo (ver Foto 2 abaixo)
Foto 2 Questotildees fundamentais na entrada do Globe no CERN
As respostas para as perguntas na foto acima as quais jaacute pudemos nos ter feito
algum dia mobilizam fiacutesicos da aacuterea da Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo inteiro num
trabalho exemplar de colaboraccedilatildeo organizaccedilatildeo comunicaccedilatildeo e conviacutevio que serve de
referecircncia para outras organizaccedilotildees sociais de grande porte Nesse sentido algumas das
posturas mais relevantes de um cientista envolvem curiosidades questionamentos e
determinaccedilatildeo frente ao seu trabalho (ou suas pesquisas) Aleacutem de tais posturas os
fiacutesicos desta aacuterea possuem evidentemente domiacutenio sobre conhecimentos cientiacuteficos
pertinentes os quais se inserem no contexto da denominada Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e envolve conceitos grandezas teorias fenocircmenos linguagens e
siacutembolos tais como ldquoEnergia Escurardquo e ldquoAntimateacuteriardquo
O LHC (Grande Colisor de Hadrons) eacute o maior acelerador de partiacuteculas do mundo
possui formato circular e 27 Km de extensatildeo estaacute situado a 110m de profundidade do
chatildeo e se encontra na fronteira franco-suiacuteccedila Em seu interior haacute feixes de proacutetons (mas
tambeacutem podem ser feixes de iacuteons de Chumbo) movendo-se em sentidos opostos e com
velocidades muitiacutessimo proacuteximas da velocidade da luz tanto que seu estudo requer
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
Consideraccedilotildees finais
Como nenhuma das duas propostas jaacute foi aplicada em turmas do ensino meacutedio
natildeo eacute possiacutevel apresentar quaisquer resultados e realizar discussotildees pertinentes no
entanto obtivemos bons retornos apoacutes apresentar a primeira proposta para um grupo de
professores e licenciandos em Fiacutesica em um minicurso ministrado na uacuteltima ediccedilatildeo do
mais relevante simpoacutesio nacional de ensino de Fiacutesica do Brasil
Referecircncias
ALVES G CARUSO F MOTTA H e SANTORO A (2012) O Mundo das
Partiacuteculas de Hoje e de Ontem Satildeo Paulo Editora Livraria da Fiacutesica (Seacuterie LISHEP 2)
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Janeiro CBPF ndash Centro Brasileiro de Pesquisas Fiacutesicas (Coleccedilatildeo Toacutepicos em Fiacutesica)
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Curriculares Nacionais Ensino Meacutedio - Ciecircncias da Natureza Matemaacutetica e suas
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sociedade e a aprendizagem centrada em eventos In PIETROCOLA M (org) Ensino
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de pesquisa ldquoFiacutesica moderna e contemporacircnea no ensino meacutediordquo Investigaccedilotildees em
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OSTERMANN F e MOREIRA MA (2001) Atualizaccedilatildeo do curriacuteculo de Fiacutesica na
escola de niacutevel meacutedio um estudo dessa problemaacutetica na perspectiva de uma experiecircncia
em sala de aula e da formaccedilatildeo inicial de professores Caderno Catarinense de Ensino de
Fiacutesica v18 n2 p135-151
OSTERMANN F e CAVALCANTI CJH (2001) Um pocircster para ensinar Fiacutesica de
Partiacuteculas na escola Fiacutesica na Escola v2 n1 p13-18
PEREIRA MM (2011) LHC o que eacute para que serve e como funciona Fiacutesica na
Escola v12 n1 p37-41
SANTOS WLP e MORTINER EF (2002) Uma anaacutelise de pressupostos teoacutericos da
abordagem C-T-S (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) no contexto da educaccedilatildeo
brasileira Ensaio - Pesquisa em Educaccedilatildeo em Ciecircncias v2 n2 p1-23
SILVA CC (2010) Em direccedilatildeo a uma efetiva inserccedilatildeo da histoacuteria e filosofia no ensino
de ciecircncias In GARCIA NMD HIGA I ZIMMERMANN E SILVA CC e
MARTINS AFP (org) A Pesquisa em Ensino de Fiacutesica e a sala de aula articulaccedilotildees
necessaacuterias Satildeo Paulo Editora da Sociedade Brasileira de Fiacutesica p79-82
VIANNA DM (2009) Formaccedilatildeo cidadatilde para os nossos alunos ndash um contexto cultural
para o ensino de fiacutesica In MARTINS AFP (org) Fiacutesica ainda eacute cultura Satildeo Paulo
Editora Livraria da Fiacutesica p131-149
VIDAL XC e MANZANO RC (2010) O LHC ajudando a entender conceitos de
eletrostaacutetica no Ensino Meacutedio Fiacutesica na Escola v11 n2 p16-21
Apecircndice A Atividade I - ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva cientiacutefica
filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do
we come from (Featuring CERN)rdquo (Disponiacutevel em
httpwwwyoutubecomwatchv=5y0bLsawQ94 Acesso em 31 de maio de 2013)
permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e
epistemoloacutegicos associados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Como o viacutedeo estaacute em inglecircs sugerimos que o professor passe duas vezes sendo
que na primeira delas seria necessaacuterio o professor traduzi-lo fazer comentaacuterios
pertinentes e esclarecer duacutevidas que os alunos poderatildeo levantar Apoacutes passar o viacutedeo
pela segunda vez o professor realiza uma discussatildeo geral com toda a turma tendo em
vista aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos associados ao viacutedeo
Depois de concluiacuteda a discussatildeo os alunos se organizam em dupla recebem o
roteiro didaacutetico abaixo e respondem suas perguntas Nesse sentido enquanto os alunos
estiverem lendo e respondendo o roteiro os membros de cada dupla poderatildeo discutir
entre si e com o professor e tirar duacutevidas com este No entanto salientamos que o
professor deve estar bem atento quanto agraves discussotildees e duacutevidas dos alunos pois sua
funccedilatildeo eacute de mediar (ou orientar) e estimular a reflexatildeo e a discussatildeo dos alunos natildeo de
apresentar respostas prontas e fechadas
Roteiro didaacutetico I
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do we come from (Featuring CERN)rdquo e discuti-lo com seus colegas e com o professor e ler o texto abaixo
responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto I ldquoAspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos da Fiacutesica de Partiacuteculas e do
CERNrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e fica localizado em Genebra na Suiacuteccedila As
pesquisas realizadas no CERN buscam responder as mais antigas e fundamentais
questotildees da humanidade tais como ldquodo que somos feitosrdquo e ldquode onde viemosrdquo Tais
questotildees aparecem inclusive em alguns locais do CERN como na entrada de um dos
seus espaccedilos de divulgaccedilatildeo cientiacutefica em alguns idiomas a saber ldquoGlobe of Science
and Innovationrdquo (ver Foto 2 abaixo)
Foto 2 Questotildees fundamentais na entrada do Globe no CERN
As respostas para as perguntas na foto acima as quais jaacute pudemos nos ter feito
algum dia mobilizam fiacutesicos da aacuterea da Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo inteiro num
trabalho exemplar de colaboraccedilatildeo organizaccedilatildeo comunicaccedilatildeo e conviacutevio que serve de
referecircncia para outras organizaccedilotildees sociais de grande porte Nesse sentido algumas das
posturas mais relevantes de um cientista envolvem curiosidades questionamentos e
determinaccedilatildeo frente ao seu trabalho (ou suas pesquisas) Aleacutem de tais posturas os
fiacutesicos desta aacuterea possuem evidentemente domiacutenio sobre conhecimentos cientiacuteficos
pertinentes os quais se inserem no contexto da denominada Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e envolve conceitos grandezas teorias fenocircmenos linguagens e
siacutembolos tais como ldquoEnergia Escurardquo e ldquoAntimateacuteriardquo
O LHC (Grande Colisor de Hadrons) eacute o maior acelerador de partiacuteculas do mundo
possui formato circular e 27 Km de extensatildeo estaacute situado a 110m de profundidade do
chatildeo e se encontra na fronteira franco-suiacuteccedila Em seu interior haacute feixes de proacutetons (mas
tambeacutem podem ser feixes de iacuteons de Chumbo) movendo-se em sentidos opostos e com
velocidades muitiacutessimo proacuteximas da velocidade da luz tanto que seu estudo requer
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
OLIVEIRA FF (2012) Raios X In VIANNA DM e BERNARDO JRR (org)
Temas para o ensino de Fiacutesica com abordagem CTS (ciecircncia tecnologia e sociedade) 1ordf
ediccedilatildeo Rio de Janeiro Bookmakers p-238-259
OSTERMANN F e MOREIRA MA (2000) Uma revisatildeo bibliograacutefica sobre a aacuterea
de pesquisa ldquoFiacutesica moderna e contemporacircnea no ensino meacutediordquo Investigaccedilotildees em
Ensino de Ciecircncias V5(1) pp23-48
OSTERMANN F e MOREIRA MA (2001) Atualizaccedilatildeo do curriacuteculo de Fiacutesica na
escola de niacutevel meacutedio um estudo dessa problemaacutetica na perspectiva de uma experiecircncia
em sala de aula e da formaccedilatildeo inicial de professores Caderno Catarinense de Ensino de
Fiacutesica v18 n2 p135-151
OSTERMANN F e CAVALCANTI CJH (2001) Um pocircster para ensinar Fiacutesica de
Partiacuteculas na escola Fiacutesica na Escola v2 n1 p13-18
PEREIRA MM (2011) LHC o que eacute para que serve e como funciona Fiacutesica na
Escola v12 n1 p37-41
SANTOS WLP e MORTINER EF (2002) Uma anaacutelise de pressupostos teoacutericos da
abordagem C-T-S (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) no contexto da educaccedilatildeo
brasileira Ensaio - Pesquisa em Educaccedilatildeo em Ciecircncias v2 n2 p1-23
SILVA CC (2010) Em direccedilatildeo a uma efetiva inserccedilatildeo da histoacuteria e filosofia no ensino
de ciecircncias In GARCIA NMD HIGA I ZIMMERMANN E SILVA CC e
MARTINS AFP (org) A Pesquisa em Ensino de Fiacutesica e a sala de aula articulaccedilotildees
necessaacuterias Satildeo Paulo Editora da Sociedade Brasileira de Fiacutesica p79-82
VIANNA DM (2009) Formaccedilatildeo cidadatilde para os nossos alunos ndash um contexto cultural
para o ensino de fiacutesica In MARTINS AFP (org) Fiacutesica ainda eacute cultura Satildeo Paulo
Editora Livraria da Fiacutesica p131-149
VIDAL XC e MANZANO RC (2010) O LHC ajudando a entender conceitos de
eletrostaacutetica no Ensino Meacutedio Fiacutesica na Escola v11 n2 p16-21
Apecircndice A Atividade I - ldquoFiacutesica de Partiacuteculas e CERN numa perspectiva cientiacutefica
filosoacutefica e epistemoloacutegicardquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do
we come from (Featuring CERN)rdquo (Disponiacutevel em
httpwwwyoutubecomwatchv=5y0bLsawQ94 Acesso em 31 de maio de 2013)
permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e
epistemoloacutegicos associados agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Como o viacutedeo estaacute em inglecircs sugerimos que o professor passe duas vezes sendo
que na primeira delas seria necessaacuterio o professor traduzi-lo fazer comentaacuterios
pertinentes e esclarecer duacutevidas que os alunos poderatildeo levantar Apoacutes passar o viacutedeo
pela segunda vez o professor realiza uma discussatildeo geral com toda a turma tendo em
vista aspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos associados ao viacutedeo
Depois de concluiacuteda a discussatildeo os alunos se organizam em dupla recebem o
roteiro didaacutetico abaixo e respondem suas perguntas Nesse sentido enquanto os alunos
estiverem lendo e respondendo o roteiro os membros de cada dupla poderatildeo discutir
entre si e com o professor e tirar duacutevidas com este No entanto salientamos que o
professor deve estar bem atento quanto agraves discussotildees e duacutevidas dos alunos pois sua
funccedilatildeo eacute de mediar (ou orientar) e estimular a reflexatildeo e a discussatildeo dos alunos natildeo de
apresentar respostas prontas e fechadas
Roteiro didaacutetico I
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do we come from (Featuring CERN)rdquo e discuti-lo com seus colegas e com o professor e ler o texto abaixo
responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto I ldquoAspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos da Fiacutesica de Partiacuteculas e do
CERNrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e fica localizado em Genebra na Suiacuteccedila As
pesquisas realizadas no CERN buscam responder as mais antigas e fundamentais
questotildees da humanidade tais como ldquodo que somos feitosrdquo e ldquode onde viemosrdquo Tais
questotildees aparecem inclusive em alguns locais do CERN como na entrada de um dos
seus espaccedilos de divulgaccedilatildeo cientiacutefica em alguns idiomas a saber ldquoGlobe of Science
and Innovationrdquo (ver Foto 2 abaixo)
Foto 2 Questotildees fundamentais na entrada do Globe no CERN
As respostas para as perguntas na foto acima as quais jaacute pudemos nos ter feito
algum dia mobilizam fiacutesicos da aacuterea da Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo inteiro num
trabalho exemplar de colaboraccedilatildeo organizaccedilatildeo comunicaccedilatildeo e conviacutevio que serve de
referecircncia para outras organizaccedilotildees sociais de grande porte Nesse sentido algumas das
posturas mais relevantes de um cientista envolvem curiosidades questionamentos e
determinaccedilatildeo frente ao seu trabalho (ou suas pesquisas) Aleacutem de tais posturas os
fiacutesicos desta aacuterea possuem evidentemente domiacutenio sobre conhecimentos cientiacuteficos
pertinentes os quais se inserem no contexto da denominada Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e envolve conceitos grandezas teorias fenocircmenos linguagens e
siacutembolos tais como ldquoEnergia Escurardquo e ldquoAntimateacuteriardquo
O LHC (Grande Colisor de Hadrons) eacute o maior acelerador de partiacuteculas do mundo
possui formato circular e 27 Km de extensatildeo estaacute situado a 110m de profundidade do
chatildeo e se encontra na fronteira franco-suiacuteccedila Em seu interior haacute feixes de proacutetons (mas
tambeacutem podem ser feixes de iacuteons de Chumbo) movendo-se em sentidos opostos e com
velocidades muitiacutessimo proacuteximas da velocidade da luz tanto que seu estudo requer
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
estiverem lendo e respondendo o roteiro os membros de cada dupla poderatildeo discutir
entre si e com o professor e tirar duacutevidas com este No entanto salientamos que o
professor deve estar bem atento quanto agraves discussotildees e duacutevidas dos alunos pois sua
funccedilatildeo eacute de mediar (ou orientar) e estimular a reflexatildeo e a discussatildeo dos alunos natildeo de
apresentar respostas prontas e fechadas
Roteiro didaacutetico I
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoGoogle Science Fair 2012 Where do we come from (Featuring CERN)rdquo e discuti-lo com seus colegas e com o professor e ler o texto abaixo
responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto I ldquoAspectos cientiacuteficos filosoacuteficos e epistemoloacutegicos da Fiacutesica de Partiacuteculas e do
CERNrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e fica localizado em Genebra na Suiacuteccedila As
pesquisas realizadas no CERN buscam responder as mais antigas e fundamentais
questotildees da humanidade tais como ldquodo que somos feitosrdquo e ldquode onde viemosrdquo Tais
questotildees aparecem inclusive em alguns locais do CERN como na entrada de um dos
seus espaccedilos de divulgaccedilatildeo cientiacutefica em alguns idiomas a saber ldquoGlobe of Science
and Innovationrdquo (ver Foto 2 abaixo)
Foto 2 Questotildees fundamentais na entrada do Globe no CERN
As respostas para as perguntas na foto acima as quais jaacute pudemos nos ter feito
algum dia mobilizam fiacutesicos da aacuterea da Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo inteiro num
trabalho exemplar de colaboraccedilatildeo organizaccedilatildeo comunicaccedilatildeo e conviacutevio que serve de
referecircncia para outras organizaccedilotildees sociais de grande porte Nesse sentido algumas das
posturas mais relevantes de um cientista envolvem curiosidades questionamentos e
determinaccedilatildeo frente ao seu trabalho (ou suas pesquisas) Aleacutem de tais posturas os
fiacutesicos desta aacuterea possuem evidentemente domiacutenio sobre conhecimentos cientiacuteficos
pertinentes os quais se inserem no contexto da denominada Fiacutesica Moderna e
Contemporacircnea e envolve conceitos grandezas teorias fenocircmenos linguagens e
siacutembolos tais como ldquoEnergia Escurardquo e ldquoAntimateacuteriardquo
O LHC (Grande Colisor de Hadrons) eacute o maior acelerador de partiacuteculas do mundo
possui formato circular e 27 Km de extensatildeo estaacute situado a 110m de profundidade do
chatildeo e se encontra na fronteira franco-suiacuteccedila Em seu interior haacute feixes de proacutetons (mas
tambeacutem podem ser feixes de iacuteons de Chumbo) movendo-se em sentidos opostos e com
velocidades muitiacutessimo proacuteximas da velocidade da luz tanto que seu estudo requer
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
conhecimentos da Relatividade Restrita de Albert Einstein Os feixes de proacutetons
colidem quando estatildeo passando por quatro posiccedilotildees do LHC estando situados em cada
uma delas um de seus grandes experimentos CMS ATLAS LHCb e ALICE Estes
experimentos consistem em grandes detectores construiacutedos para investigar o mundo
subatocircmico A Foto 3 ilustra o tamanho de professores de Fiacutesica durante a Escola de
Fiacutesica do CERN 2012 frente a uma fotografia em tamanho real do detector CMS
Foto 3 Tamanho do detector de partiacuteculas CMS comparado ao de professores de Fiacutesica
durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Embora os proacutetons sejam invisiacuteveis aos olhos humanos satildeo necessaacuterios os mais
sofisticados tecnologicamente aparatos cientiacuteficos do mundo para investigar e
identificar o surgimento de novas partiacuteculas a partir de colisotildees realizadas Aprendemos
na escola (durante as aulas de Quiacutemica eou Fiacutesica) que as ldquopartiacuteculas elementaresrdquo que
constituem os aacutetomos satildeo eleacutetrons proacutetons e necircutrons conhecimento que natildeo estaacute
correto tendo em vista a existecircncia de partiacuteculas mais elementares tal como os
ldquoquarksrdquo A Foto 4 a seguir ilustra a representaccedilatildeo de dois feixes de proacutetons utilizada
pelo professor Joatildeo Varela (LIP) em sua palestra ldquoA Fiacutesica do CMS e a Participaccedilatildeo
Portuguesa em CMSrdquo durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
Foto 4 Joatildeo Varela (LIP) em palestra durante a Escola de Fiacutesica do CERN 2012
As linhas distintas na foto acima representam a configuraccedilatildeo das partiacuteculas
existentes apoacutes a colisatildeo de dois feixes de proacutetons por exemplo Essa linguagem
representacional eacute muito bem compreendida e pertence agrave cultura cientiacutefica dos Fiacutesicos
de Partiacuteculas envolvidos nas pesquisas realizadas no CERN
Questionaacuterio I
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Qual eacute a aacuterea da Fiacutesica pesquisada no CERN
3) Apresente ao menos duas questotildees cientiacuteficas pesquisadas no CERN
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
4) Cite duas relevantes posturas de um cientista envolvido com pesquisas
cientiacuteficas
5) Aponte os aspectos do CERN que o colocam como referecircncia de organizaccedilatildeo
social de grande porte
6) Os aacutetomos satildeo constituiacutedos somente de eleacutetrons proacutetons e necircutrons Justifique
7) Os eleacutetrons realmente existem O que pensa a respeito disso
8) Eacute possiacutevel verificar a existecircncia de partiacuteculas invisiacuteveis aos olhos humanos
Como isso pode ser feito
Enquanto os alunos respondem em dupla o questionaacuterio acima o professor
circula pela sala de aula a fim de sondar como estatildeo as discussotildees que estatildeo sendo
realizadas Caso haja grupos que natildeo estatildeo progredindo nesse sentido o professor
precisa instigar discussotildees fazendo-os perguntas que o faccedilam refletir sobre os presentes
assuntos
Apecircndice II Atividade 2 - ldquoCERN e LHC aspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos
na sociedaderdquo
O professor apresenta aos alunos o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo
(Disponiacutevel em httpwwwyoutubecomwatchv=2jup2R9Jtnc Acesso em 31 de
maio de 2013) permitindo-os comeccedilarem a ter contato e refletir sobre as relaccedilotildees entre
CTS (Ciecircncia Tecnologia e Sociedade) relativos agrave Fiacutesica de Partiacuteculas e ao CERN
Recomendamos que o professor utilize o mesmo procedimento adotado para
passar o viacutedeo da atividade anterior (ver Apecircndice I) sendo que quanto agrave discussatildeo
geral a ser realizada com a turma devem ser levadas em conta as relaccedilotildees CTS e certos
aspectos histoacutericos passiacuteveis de serem abordados Depois de concluir a discussatildeo valem
as mesmas recomendaccedilotildees apontadas na atividade anterior (ver Apecircndice I) tanto para
os alunos quanto o professor
Roteiro didaacutetico II
Apoacutes assistir o viacutedeo ldquoCERN in 3 Minutes (2009)rdquo discuti-lo com seus colegas
e o professor e ler o texto abaixo responda as perguntas do questionaacuterio subsequente
Texto II ldquoAspectos histoacutericos e cientiacutefico-tecnoloacutegicos na sociedade relativos ao
CERN e LHCrdquo
O CERN (Organizaccedilatildeo Europeia para a Pesquisa Nuclear) eacute o maior centro de
pesquisa em Fiacutesica de Partiacuteculas do mundo e estaacute situado em Genebra na Suiacuteccedila (ver
Foto 5 a seguir) Sua construccedilatildeo ocorreu apoacutes a segunda Grande Guerra Mundial no
periacuteodo de reconstruccedilatildeo europeia jaacute que a Europa ficou em grande parte destruiacuteda Os
motivos que justificaram sua construccedilatildeo envolveram dentre outros a mobilizaccedilatildeo de
paiacuteses europeus em torno de algo comum a necessidade da retomada do
desenvolvimento tecnoloacutegico com o retorno de grandes cientistas que estavam fora da
Europa devido agrave guerra a investigaccedilatildeo em busca de respostas para as questotildees
cientiacuteficas mais fundamentais sobre a natureza e o universo e o estabelecimento de um
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
grande centro de formaccedilatildeo de cientistas engenheiros e teacutecnicos em tecnologias de
ponta Quanto ao primeiro motivo o que servia de ldquopano de fundordquo para tal mobilizaccedilatildeo
seria a perspectiva de construccedilatildeo de um modelo no contexto cientiacutefico de uma grande
organizaccedilatildeo social que futuramente pudesse inspirar a criaccedilatildeo no acircmbito poliacutetico-
econocircmico da Uniatildeo Europeia
Foto 5 Vista aeacuterea do CERN (Disponiacutevel em
httpsespacecernchCRSSSeminar20AgendaCern20picturejpg Acesso em 31 de Maio
de 2013)
Podemos observar na foto acima da vista aeacuterea do CERN um anel marcado
numa extensa regiatildeo do mapa que eacute onde se encontra subterraneamente o LHC (Grande
Colisor de Hadrons) o maior acelerador de partiacuteculas do mundo O LHC possui 27 Km
de extensatildeo e se encontra a cerca de 110 m de profundidade num tuacutenel pelo qual
passam geralmente feixes de proacutetons (ou de iacuteons de chumbo) em sentidos contraacuterios Ao
longo dele haacute quatro grandes experimentos denominados CMS ATLAS LHCb e
ALICE que realizam diversas pesquisas envolvendo questotildees e conhecimentos da
Fiacutesica Moderna e Contemporacircnea Tais experimentos consistem em enormes detectores
que foram construiacutedos com os mais sofisticados dispositivos tecnoloacutegicos do mundo e
envolvendo profissionais (Fiacutesicos engenheiros e teacutecnicos) altamente qualificados Na
Foto 6 abaixo podemos ter uma noccedilatildeo do tamanho de tais detectores comparado ao de
uma pessoa
Foto 6 Dimensotildees de um detector comparadas as de uma pessoa ao centro e embaixo
(Disponiacutevel em
httpsmediastreamcernchMediaArchivePhotoPublic200505110130511013_020511013_
02-A5-at-72-dpijpg Acesso em 31 de Maio de 2013)
As dimensotildees de um detector satildeo bem maiores do que as de uma pessoa e os
custos para a construccedilatildeo do CERN e do LHC com seus quatro grandes experimentos
foram gigantescos Entatildeo houve criacuteticas quanto a se realmente ldquovalia a penardquo construiacute-
los Apoacutes o iniacutecio do funcionamento do CERN e depois do LHC surgiram conquistas
natildeo previstas e que atualmente colaboram ao lado dos motivos jaacute apresentados para
justificar a manutenccedilatildeo de grandes investimentos no CERN Foram desenvolvidas no
CERN diversas tecnologias meacutedico-hospitalares tais como equipamentos para tratar e
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
curar pessoas com cacircncer aparatos tecnoloacutegicos de seguranccedila como os equipamentos
de raios X usados em aeroportos e talvez a mais importante delas a criaccedilatildeo da WWW
(WorldWideWeb) grande rede mundial de computares (ver Foto 7 a seguir)
Foto7 Placa dourada indicando o local do CERN onde foi criada a WWW (Fonte Almir G
Santos)
Na foto acima estaacute a placa dourada indicativa da sala do CERN onde nasceu a
WWW
Questionaacuterio II
1) O que eacute o CERN E o LHC
2) Cite duas questotildees da Fiacutesica que os cientistas do CERN procuram responder
3) Quais foram as contribuiccedilotildees da construccedilatildeo do CERN para a Europa no periacuteodo
poacutes-segunda Grande Guerra Mundial
4) Existe alguma relaccedilatildeo entre o CERN e a Uniatildeo Europeia Se sim apresente-a
5) As pesquisas cientiacuteficas realizadas no CERN impactam somente na Fiacutesica
Justifique apontando dois exemplos
Paacuteginas recomendadas
httpwwwsbfisicaorgbrv1escolacern (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do CERN na SBF)
httpwwwcernch (Paacutegina do CERN)
httpindicocernchconferenceDisplaypyconfId=202200 (Paacutegina da Escola de Fiacutesica do
CERN 2012 ndash Programa palestras e viacutedeos)
httpwwwatlasch (Experiecircncia ATLAS)
httpwwwlippt (Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo e Fiacutesica Experimental de Partiacuteculas ndash LIP -
Portugal)
httpescolacernblogspotch (Blog da Escola de Fiacutesica do CERN em Portuguecircs)
httpwwwfacebookcomsbfisicacernfref=ts (Facebook da Escola de Fiacutesica CERN)
httpwwwfacebookcomcernref=tsampfref=ts (Facebook do CERN)
httpwwwaventuradasparticulasiftunespbr (Site de divulgaccedilatildeo em Fiacutesica Moderna)
httpwwwfnalgovpubabouttour (Fermilab)
httpedfnalgovprojectsexhibitssearching (Site interativo envolvendo Fiacutesica de altas
energias)
httphands-on-cernphystose (Projeto educacional interativo envolvendo Aceleradores de
partiacuteculas)
