A escola de Física do CERN: o relato de experiência de professores do ensino básico estadual do Rio Grande do Sul e as transformações nas suas práticas pedagógicas.

## A ESCOLA DE FÍSICA DO CERN: O RELATO DE EXPERIÊNCIA DE PROFESSORES DO ENSINO BÁSICO ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL E AS TRANSFORMAÇÕES NAS SUAS PRÁTICAS PEDAGÓGICAS.

Lisiane Araujo Pinheiro , Ana Paula Rebello 1 2

- 1 Universidade Feevale/SEDUC-RS/lisi.ap@terra.com.br

2 PUCRS/PPGEDUCEM/ana.rebello@acad.pucrs.br

## Resumo

A Escola de Física do CERN é um projeto da Sociedade Brasileira de Física (SBF), 1 em parceria com o Centro Brasileiro de Pesquisas Física (CBPF) e com Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), sediado, em Portugal. Esse projeto oferece a professores de Física brasileiros a oportunidade de conhecer e vivenciar uma semana no maior laboratório de Física de Partículas do mundo, em Genebra, Suíça. Essa experiência foi vivenciada em setembro de 2013, por duas professoras da rede estadual do Rio Grande do Sul na escola de Física do CERN. Esse relato expressa as experiências vivenciadas durante esta semana intensa e inesquecível. Os conhecimentos adquiridos foram extremamente importantes para o nosso crescimento intelectual e profissional, assim como provocaram transformações significativas nas nossas práticas pedagógicas no ensino de Física nas salas de aula do ensino médio, da rede de ensino citada. Apresentam-se também algumas sugestões de inserção de temas de Física Moderna e Contemporânea, em especial temas abordados nas pesquisas desenvolvidas no CERN, ao currículo do ensino médio brasileiro.

Palavras-chave : Relato de experiência, Escola de Física do CERN, Física Moderna e Contemporânea.

## Introdução

Esse artigo tem como objetivo relatar, de forma sucinta, as principais experiências vividas por duas professoras do estado do Rio Grande do Sul na Escola de Física CERN em 2013, atividade que iniciou com a divulgação dos nomes dos selecionados no mês de julho.

Após algumas tentativas, em 2013, finalmente, estávamos na lista dos trinta selecionados para a Escola de Física do CERN. Então, vieram às providências para a viagem: passaportes, solicitações de afastamento, planejamentos para os dias de ausência e as primeiras divulgações da conquista na internet e até em jornais de circulação estadual. Nesses momentos que antecederam à viagem, as redes sociais uniram o grupo, logo trocamos mensagem e o grupo dos participantes da Escola de Física do CERN se formou virtualmente.

## Primeira parada: Lisboa

Ansiosamente aguardamos o dia do embarque, 28 de agosto de 2013. O dia foi longo, primeiro voo, de Porto Alegre ao Rio de Janeiro, onde conhecemos

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Nuclear.

26 a 30 de janeiro de 2015

pessoalmente mais alguns colegas. O próximo passo: Lisboa, a nossa porta de entrada para realizarmos um sonho. Em Lisboa, encontramos todo o grupo de brasileiros oficialmente e fomos apresentados ao nosso anfitrião em Portugal e no CERN, Prof. Dr. Pedro Abreu que nos convidou para conhecer o LIP.

O LIP tem por objetivo a investigação no campo da Física Experimental de Altas Energias. Os domínios de investigação desse laboratório têm crescido de forma a englobar a Física Experimental de Altas Energias e Astropartículas, instrumentação e detecção de radiação, aquisição e processamento de dados, computação avançada e aplicações em outros campos, em particular a Física Médica. As suas pesquisas principais são desenvolvidas no âmbito de grandes colaborações com o CERN e com outras organizações internacionais de grande infraestrutura, como a European Space Agency (ESA). O LIP também é membro do Observatório Pierre Auger, o maior observatório do mundo dedicado ao estudo dos raios cósmicos de altas energias, que cobre uma área de 3000 km no pampa 2 argentino. Estas partículas são extremamente raras e a sua origem ainda é um mistério. Este observatório tem obtido resultados importantes sobre a direção de chegada das partículas e a sua interação na atmosfera a energias muito superiores às do Large Hadron Collider (LHC). O LIP também tem fortes laços com o ensino, promove inúmeras atividades de divulgação científica junto aos estudantes e professores do ensino secundário de Portugal, equivalente ao Ensino Médio no Brasil. Foi durante as nossas atividades no LIP que soubemos que nos encontraríamos com colegas portugueses, timorenses e apenas um colega de São Tomé e Príncipe para acompanhar-nos na visita ao CERN.

## Enfim, Genebra e o CERN.

Após dois dias intensos em Lisboa, embarcamos para o nosso destino final: Genebra. Lá chegando, fomos direto para o CERN. Os poucos quilômetros que separavam o aeroporto de Genebra do CERN pareceram-nos uma distância imensa. O momento da chegada foi incomparável. Na recepção do CERN, Mick Storr, coordenador do Programa para Professores do CERN, recebeu o grupo, deu as boas vindas e encaminhou-nos ao hotel. No caminho, observávamos fascinados o local onde estávamos, os espaços, as pessoas, tudo era muito surpreendente.

No dia seguinte, começavam as nossas atividades no CERN. Primeiro, uma recepção oficial, com todo o grupo, feita pelo prof. Pedro Abreu e por Mick Storr. A atividade seguiu com o pesquisador português José Carlos da Silva que fez uma breve apresentação sobre o CERN e sobre a participação portuguesa nos detectores A Toroidal LHC Apparatus (ATLAS) e Compact Muon Solenoid (CMS). Ao final da apresentação, recebemos a programação da semana que se dividia, basicamente, em aulas teóricas pela manhã e visitas pelo CERN à tarde.

De posse da intensa programação, que incluía uma sequência de palestras com grandes nomes da pesquisa em Física de Partículas que trabalham no CERN, iniciou-se a segunda-feira com a palestra da professora Ana Henriques sobre os princípios básicos de detecção da interação da radiação com a matéria e a concepção de um detector para Física de Altas Energias; posteriormente, o professor Filipe Joaquim, com maestria explicou os conceitos básicos da Física de Partículas. Ao longo da semana, tivemos a continuidade do tema com outros profissionais, tais como Guilherme Correa, que apresentou a produção de radioisótopos por meio de aceleradores de partículas; Pedro Abreu versou sobre o lado escuro do Universo, os enigmas da matéria e da energia escura; Paulo Gomes

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ministrou palestra sobre criogenia e o seu papel no LHC. Também ouvimos José Maneira sobre a participação portuguesa no experimento ATLAS; Ana Noronha abordou como o projeto Ciência Viva estimula a participação de alunos da Educação Básica na área da Ciência; Clara Gaspar abordou a aquisição de dados pelos detectores de partículas; Ignácio Bediaga falou sobre a relação entre a matéria e a antimatéria no Universo e o Large Hadron Collider beauty experiment (LHC-b); Sofia Andringa ministrou sua palestra sobre a Física das Partículas com fontes naturais, raios cósmicos carregados e outras astropartículas. E para terminar a intensa semana, Luís Peralta, falou sobre os estudos realizados com feixes de íons no tratamento do câncer e, por fim, a última palestra ficou a cargo de João Varela que apresentou os resultados obtidos na pesquisa do bóson de Higgs até aquele momento no CMS.

## As visitas guiadas pelo CERN

Durante as visitas nos dividíamos em grupos. A primeira visita foi ao centro Accelerator's Technologies , também chamado de SM18. No momento em que chegamos, a espera para entrarmos foi marcada pela curiosidade estampada em cada rosto. Nesse centro foram construídas algumas peças que compõem o principal acelerador de partículas do CERN, o LHC. Conhecemos a peça mais sofisticada de um acelerador: os ímãs supercondutores, quadripolos e dipolos magnéticos e ouvimos sobre as suas funções no acelerador e a importância das baixas temperaturas para esses equipamentos. Ouvimos sobre a construção do LHC, a importância do trabalho em equipe para o sucesso da experiência e os desafios enfrentados por todos os envolvidos no projeto ao longo dos anos. Inúmeras fotos e anotações foram feitas com a intenção de não esquecermos o que estávamos ouvindo, mas é impossível esquecer uma experiência como essa.

## Visitas aos detectores e aos aceleradores

O mais esperado e comentado no grupo foi o primeiro, o detector ATLAS. Dele só conhecemos o seu centro de controle, o que foi uma decepção para alguns colegas que gostariam de descer até a caverna do detector. O detector ATLAS, assim como o CMS, é denominado detector de propósito geral, pois investiga desde o bóson de Higgs até evidencias de matéria escura. O ATLAS tem 46 m de comprimento, 25 m de altura e 25 m de largura. Com 7000 toneladas ele é o maior detector já construído. Seu tamanho aproxima-se ao de um prédio de cinco andares. Esse gigante está instalado a 100 metros de profundidade, por isso, a referência a visita à caverna. Esse detector pode ser comparado a um microscópio muito potente, pois nos permite olhar para dentro da matéria. Para isso, dois feixes de prótons, acelerados pelo LHC, colidem no centro deste detector. Essas colisões provocam a 'quebra' das partículas envolvidas e neste momento tem-se a liberação de uma grande quantidade de energia, energia esta que se transforma em novas partículas. De uma forma muito simplificada, pode-se dizer que é aqui que massa se transforma em energia, de acordo com a equação de Einstein. A colisão descrita é o evento que será estudado. Na Física de Partículas, a colisão é chamada de evento. Em um evento deste tipo, tem-se a formação de novas partículas que, a partir do ponto de colisão, espalham-se em todas as direções, por isso um detector cilíndrico é o mais indicado. O tipo de feixe que se forma após a colisão é o que determina a geometria do detector.

O ATLAS é composto por vários sistemas de detecção diferentes, que devem ser capazes de gravar a trajetória, momento, energia e a carga das partículas

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estudadas. Para isso, um dos dispositivos presentes nos detectores é fortes campos magnéticos, que desviam as partículas, propiciando a identificação de suas cargas elétricas. Todos esses dados são coletados após a colisão entre os feixes de prótons. No ATLAS é possível ter um bilhão de eventos de colisão por segundo, o que gera uma enorme quantidade de dados, que equivale, aproximadamente, a vinte conversas telefônicas simultâneas por cada pessoa da Terra. Dessa forma, é essencial selecionar as informações importantes, para isso o ATLAS utiliza um eficiente sistema de trigger . O trigger é o sistema que faz a seleção dos eventos realmente importantes para as pesquisas desenvolvidas. Ele grava os eventos de interesse e ignora os demais.

O detector ATLAS tem diversas camadas, pois cada uma delas é responsável pela interação com um tipo de partícula. O ATLAS é composto por um detector de traços, um calorímetro eletromagnético, um calorímetro hadrônico e um detector de múons. O detector de traços e os calorímetros estão envoltos pelo sistema magnético do detector composto por um solenoide central e por toroides magnéticos. No detector de traços e no calorímetro eletromagnético tem-se a detecção de elétrons e prótons. O objetivo do detector de traços é identificar o momento das partículas. Partículas neutras, como nêutrons e fótons, não são detectadas na câmara de controle. Os fótons interagem com o calorímetro eletromagnético e os nêutrons são identificados pela energia que depositam no calorímetro hadrônico. O papel dos calorímetros no experimento é o de medir a energia das partículas. Nos calorímetros, apenas os múons e os neutrinos não são parados. Os detectores de múons localizam-se na região central, e nas regiões de ângulos menores. No centro de controle do ATLAS, pequenas peças das diferentes partes desse detector estavam expostas. Como dito anteriormente, a visita do grupo se restringiu ao centro de controle do ATLAS. As pesquisas desse detector estão relacionadas ao bóson de Higgs, aos bósons W, quark top e o estudo do plasma de quarks e glúons.

A visita seguinte foi ao LHC-b. Lá realizamos o sonho de descer até a caverna e olhar um detector de perto, ficamos frente a frente com os dois experimentos, o Delphi, desativado e o LHC-b. Assim como o ATLAS, o LHC-b também está localizado 100 m abaixo do nível do solo, ele investiga a assimetria entre a matéria e a antimatéria, o quark botton e sua antipartícula, essas partículas são conhecidas coletivamente por mésons B. Essas partículas, ao descaírem formam um feixe que se propaga em linha reta. Assim, os componentes do detector estão posicionados em forma de cone. Como dito anteriormente, é a forma do feixe que se formará após a colisão que definirá a geometria do detector.

As dimensões do LHC-b são tão extraordinárias quanto os dos demais detectores: 5600 toneladas, 21 m de comprimento, 10 m de altura e 13 de largura. O LHC-b é formado por diversas camadas de detectores. A primeira camada está posicionada muito próxima ao ponto de colisão, e as demais, posicionadas uma após a outra ao longo de 20 m de comprimento. Cada camada de detecção é responsável pela medição de uma característica diferente das partículas produzidas na colisão. Ao final, como citado anteriormente, o conjunto deve fornecer informações sobre a trajetória, o momento e a energia de cada partícula gerada. Na primeira camada do detector ocorre o choque entre os feixes de prótons. Seu papel é selecionar os mésons B e medir a distância entre o ponto de colisão e o ponto de

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decaimento destas partículas. A próxima camada detecta a emissão de radiação de Cherenkov 2 . Após os dois detectores citados, o LHC-b, é composto por um ímã (dipolo magnético). Assim como nos demais detectores ele serve para desviar as partículas carregadas eletricamente, este desvio fornece informações a respeito do momento das partículas analisadas.

- O tracker é a próxima camada de detecção que compõe o LHC-b. Ele registra a trajetória de cada partícula que passa pelo detector. Os calorímetros eletromagnético e hadrônico têm as mesmas funções citadas no ATLAS. A próxima camada é o detector de múons. Os múons estão na fase final do decaimento dos mésons B. Esse detector é composto por cinco câmaras com uma combinação de três gases: o dióxido de carbono, argônio e tetrafluorometano. A interação dos múons com estes gases é detectada por eletrodos que registram as interações.

Na visita ao CMS, até chegarmos ao detector, distante 9 km da recepção do CERN, apreciamos a maravilhosa paisagem da fronteira entre a Suíça e a França. Nesses momentos as conversas eram sobre o que havíamos vivido até o momento, as expectativas para os próximos dias e também para a volta ao Brasil. Como deveríamos divulgar todo esse conhecimento aos colegas e aos nossos alunos? No CMC também tivemos a oportunidade de conhecer a caverna do experimento, que assim como os detectores citados, localiza-se a 100 m abaixo do nível do solo. Esse cuidado é importante, pois quando o experimento é ativado ele emite radiação e o solo é um método de proteção dessa emissão. Entretanto, também é importante lembrar que a estabilidade geológica é fundamental para um experimento desse porte, o que foi conseguido a profundidade citada. O CMS tem 15 m de diâmetro e 21 m de comprimento, sua massa é de 14 000 toneladas. O campo magnético gerado por seu solenoide supercondutor corresponde a aproximadamente 4 Tesla , 3 quanto maior a intensidade do campo magnético, maior a precisão dos resultados obtidos. No CMS pesquisasse o decaimento do quark top em H , o bóson de Higgs + no canal gama-gama, o quark top supersimétrico, colisões de íons pesados e novos estados da matéria, além do desenvolvimento da eletrônica de trigger para o SuperLHC.

Assim como os demais detectores, o CMS é constituído por diferentes camadas, cada uma projetada para registrar as diferentes propriedades das partículas, citadas anteriomente. A camada mais interna deste detector é composta por um semicondutor de silício (silício e silicone) que mede o momento e a trajetória das partículas carregadas. A próxima camada é composta pelo calorímetro eletromagnético para detectar e medir elétrons e fótons. A atenção especial a estas partículas deve-se à pesquisa relativa ao bóson de Higgs desenvolvida em parceria com o detector ATLAS. Nesta camada também é possível medir a energia de jatos de partículas produzidas por quarks. O calorímetro eletromagnético é comporto por tungstato de cristal (tungstate crystal) que cintila com a passagem de elétrons e

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fótons. Quanto maior for a produção de luz, maior a energia da partícula detectada, como citado anteriormente. Estes sinais luminosos produzidos são convertidos em sinais elétricos que são amplificados e enviados para a análise. A terceira camada do detector é formada pelo calorímetro hadrônico, é nesta camada que as partículas que interagem pela força forte, como os hádrons, depositam a maior parte de sua energia. Este calorímetro também é capaz de identificar a presença de partículas sem carga elétrica, como os neutrinos. O papel do calorímetro hadrônico no experimento diz respeito à formação de partículas como o bóson de Higgs e as partículas supersimétricas . 4

Estas três camadas citadas estão envoltas por um solenoide supercondutor. Para que ele se torne supercondutor é necessário resfriá-lo a temperatura de 268,5 °C. Assim como no ATLAS, o papel do campo magnético é curvar as partículas carregadas que emergem das colisões. Quanto maior é o momento da partícula, menor é a curva realizada pela partícula submetida à ação do campo magnético. Assim, por meio da curvatura da partícula podemos quantificar o seu momento. Esse é o maior ímã supercondutor já construído, foi usado quase duas vezes mais ferro do que na torre Eiffel. A próxima camada é formada pelo detector de múons. Os múons são medidos por quatro câmaras de detecção intercaladas por núcleos de ferro que geram um campo magnético no qual todas as demais partículas ficam presas, as únicas partículas capazes de atravessá-las e chegar aos detectores são os múons e os neutrinos. Seu papel é muito importante no experimento, pois uma das identificações mais importantes do CERN, o bóson de Higgs, tem como 'assinatura' característica o decaimento em quatro múons. O detector de múons é a última camada do experimento, pois estas partículas são capazes de penetrar vários metros nos diversos materiais, ferro, por exemplo, sem interagir. Isso acontece porque estas partículas são muito energéticas, mais uma justificativa para a grande intensidade do campo magnética do solenoide. Os neutrinos praticamente não interagem com as diferentes camadas do detector. No entanto, sua presença no evento pode ser inferida. Para isso, somam-se todos os momentos das partículas detectadas e atribui-se o que falta aos neutrinos. Ao final, estes dados são sobrepostos de forma a recriar o evento no centro de colisão. Esses dados são analisados por cientistas em todo o mundo, pois o CERN os repassa para diversos laboratórios de pesquisa, dentre eles o LIP, que contribuem com a reconstrução do momento da colisão, e é por meio deste trabalho que se podem identificar novas partículas.

Como citado anteriormente, o CMS e o ATLAS são detectores multiuso, os seja, detectam diversos tipos de partículas. A existência de dois detectores, com concepção independente, mas com atividades de pesquisa complementares, é crucial para a confirmação mútua de quaisquer novas descobertas.

As visitas ao CMS e ao LHC-b ocorreram em setembro de 2013, quando o complexo todo estava desativado para manutenção. Em 2015, o LHC voltará a funcionar com o seu pico de energia, cerca de 1 bilhão de interações serão realizadas a cada segundo no interior dos detectores.

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Além dos detectores, também visitamos os aceleradores Proton Synchrotron (PS) e o Linear Accelerator (LINAC 2). Apesar de conhecermos e explicarmos durante nossas aulas o princípio de funcionamento dos aceleradores de partículas, estar diante de um deles e ouvir os pesquisadores falando desses equipamentos é fascinante. O complexo de aceleradores do CERN e os detectores desenvolvidos representam a grande capacidade intelectual humana. Conhecer um lugar como esse altera profundamente os conceitos de quem passa por essa experiência. Durante uma dessas visitas, ouvimos de uma colega, que tornou-se uma grande amiga, uma frase que é atribuída a Einstein: 'A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original'. Imagino que todos os que já passaram por esta experiência compartilham desse sentimento e, demonstrá-lo, tornou-se extremamente fácil, pois ele aparece constantemente na nossa sala de aula, com os nossos alunos.

Também visitamos o experimento Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) que é um detector localizado na International Space Station (ISS) que tem como objetivo procurar indícios de matéria escura em um ambiente único, o espaço. O momento dessa visita foi muito especial porque visualizamos os astronautas na ISS, ao vivo, trabalhando na estação espacial.

Todas estas visitas foram feitas no ambiente interno do CERN, mas é possível conhecer duas exposições abertas ao público: Microcosmos e Universo das Partículas. São mostras que reúnem múltiplas informações sobre e estudo das partículas elementares; em especial, o Universo das Partículas é uma exposição interativa que tem o intuito de apresentar o Big Bang e as pesquisas realizadas no CERN aos visitantes.

No final do dia, nos reuníamos e formávamos grupos de estudos, esse era o momento para revisão do dia. Era importante que não ficássemos com dúvidas, pois ao voltarmos para nossos países, realizaríamos uma prova cuja nota ficaria registrada nos nossos certificados. Em um desses encontros, conhecemos o pesquisador brasileiro, Dr. Denis Damazio, que nos falou sobre a possibilidade de visitas virtuais ao CERN. Também conhecemos o programa MasterClass , que promove o encontro de estudantes secundaristas de várias nacionalidades com os dados coletados nos experimentos do CERN.

## A sala de aula depois do CERN

A inserção da Física Moderna e Contemporânea (FMC) é uma discussão que se faz há muito tempo no ensino de Física brasileiro. Muitos são os autores que defendem a sua inserção no Ensino Básico (Ostermann e Moreira, 2000 e 2001; Ostermann e Cavalcanti, 2001; Moreira, 2004; Valadares e Moreira, 2004; Wolff e Mors, 2005; Cavalcante, Tavolaro e Haag, 2005; Ostermann e Ferreira, 2006; Damásio e Calloni, 2007; Oliveira, Vianna e Gerbassi, 2007; Spohr, Ostermann e Pureur, 2007). Essa proposta é embasada nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) (1999) que propõe o Ensino Médio como a etapa final da Educação Básica, sendo assim, o aprendizado oportunizado nessa etapa da instrução deve produzir um conhecimento efetivo e de significado próprio. Assim, os PCN propõem um ensino menos propedêutico e dirigido a uma formação efetiva do estudante no qual a disciplina de Física tem a possibilidade de abandonar o caráter que assumiu por um longo tempo, apenas uma longa lista de conteúdos com pouca ou nenhuma conexão entre eles.

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Sendo assim, a inserção de um tópico atual, como a Física de Partículas Elementares e Interações Fundamentais, apresenta-se como um tema instigante, motivador e atual. Os temas citados estão inseridos na vida de grande parte da população, através de celulares, internet, leitores de código de barras em supermercados e tantas outras aplicações.

Com as propostas apresentadas acima e desenvolvendo as atividades em uma escola que tem um currículo diferenciado para o Ensino Médio, foi apresentada uma discussão sobre os primeiros segundos após o Big Bang para turmas de 1º ano do Ensino Médio, na qual o tema central era origem da vida. Essa proposta foi introduzida da seguinte forma, discutiu-se partículas elementares, a formação de prótons e nêutrons e a posterior formação dos átomos. Também foram abordadas as interações fundamentais, com pouca profundidade, nesse momento, já que esse tema foi retomado ao abordar as interações da natureza, ainda no 1º ano do Ensino Médio. Quanto ao 3º ano do Ensino Médio, propõe-se introduzir a discussão sobre Partículas Elementares nas primeiras discussões sobre Eletrostática. Ao apresentarmos a estrutura atômica, destacamos a composição de prótons e nêutrons. As discussões abordaram tanto as partículas elementares como as interações fundamentais. Todas as discussões basearam-se na aplicabilidade dos conceitos nos experimentos do CERN, a tecnologia produzida nas pesquisas e suas aplicações. As atividades propostas foram aplicadas apenas no 1º e 3º anos do Ensino Médio, pois são esses níveis de ensino que as professores trabalharam em 2013 e 2014. Além das propostas realizadas, acredita-se, que é possível abordar esses temas com qualquer série do Ensino Médio.

Esses são dois exemplos que buscaram integrar o tradicional conteúdo do Ensino Médio à Física de Partículas Elementares e Interações Fundamentais. Quanto ao material didático, foram utilizados documentários, artigos de revistas de grande circulação e o material recebido no CERN durante a visita. As atividades avaliativas desenvolvidas foram mapas conceituais, escrita de textos sobre os temas abordados, seminários e discussões em sala de aula. Também foram promovidas palestras aos alunos da escola que tinham como objetivo apresentar o CERN e o trabalho que é desenvolvido nesse laboratório.

## Considerações Finais

A participação na Escola de Física CERN em 2013 nos trouxe experiências profissionais e pessoais. Ser selecionado e ter a possibilidade de visitar o maior acelerador de partículas do mundo contribuiu para a nossa formação como professoras de Física. Ao retornar, trouxemos na bagagem novas experiências que encantaram e ainda encantarão nossos alunos. Tais experiências são facilmente percebidas em nossas aulas, que tomaram uma nova conotação, já que vivenciar é mais enriquecedor do que apresentar o que se lê nos livros. Acreditamos e estimulamos que essa experiência deva ser amplamente divulgada e que incentive outros professores de Física a participar das próximas edições da Escola de Física, pois tanto o professor como seus alunos, aqui no Brasil, serão beneficiados.

## Agradecimentos

A CAPES, a Sociedade Brasileira de Física (SBF), através da Secretaria para Assuntos de Ensino, em parceria com o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) que organizaram as atividades no Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP) e na Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN), especialmente ao Prof. Dr. Nilson Garcia, responsável pela Escola de

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Física do CERN. Aos integrantes do LIP, ao prof. Pedro Abreu. A Mikk Storn, coordenador da escola de professores do CERN e demais profissionais envolvidos na atividade.

## Referências

CAVALCANTE, Marisa Almeida; TAVOLARO, Cristiane Rodrigues Caetano; HAAG, Rafael. Experiências em Física Moderna. Física na Escola , São Paulo, v. 6, n.1, p. 75-82, maio. 2005.

DAMÁSIO, Felipe; CALLONI, Gilberto. Uma proposta de inserção de Física de Partículas na educação básica através de um hipertexto. In: II Encontro Estadual de Ensino de Física - RS, 2, 2007, Porto Alegre. Atas do II Encontro Estadual de Ensino de Física do RS. Porto Alegre: Instituto de Física da UFRGS, 2007, P. 5962.

MENEZES, Luis Carlos de (coord.) (1999). Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. In: Parâmetros Curriculares do Ensino Médio. Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/ciencian.pdf> Acesso em: 23/05/13.

MOREIRA, Marco Antonio. Partículas e interações. Física na Escola , São Paulo, v. 5, n. 2, p. 10-14, outubro. 2004.

OLIVEIRA, Fábio Ferreira de; VIANNA, Deise Miranda; GERBASSI, Reuber Scofano. Física Moderna no Ensino Médio: o que dizem os professores? Revista Brasileira de Ensino de Física , São Paulo, v. 29, n. 3, p. 447-454, setembro. 2007.

OSTERMANN, Fernanda; CAVALCANTI, Claudio. Um pôster para ensinar Física de Partículas na escola. Física na Escola , v. 2, n. 1, p. 13-19. 2001.

OSTERMANN, Fernanda; FERREIRA, Letície Mendonça .Preparing teachers to discuss superconductivity at high school level: a didactical approach. Physics Education , v. 41, n. 1, p. 31-41, janeiro. 2006.

OSTERMANN, Fernanda; MOREIRA, Marco Antonio. Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa 'Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio'. Investigação em Ensino de Ciências , Porto Alegre, v. 5, n. 1, p. 23-48. 2000.

OSTERMANN, Fernanda; MOREIRA, Marco Antonio. Atualização do currículo de Física na escola de nível médio: um estudo dessa problemática na perspectiva de uma experiência em sala de aula e da formação inicial de professores. Caderno Catarinense de Ensino de Física , Florianópolis, v. 18, n. 2, p. 135-151. 2001.

SPOHR, Carla Beatriz; OSTERMANN, Fernanda ; PUREUR, Paulo. A supercondutividade no ensino de Física fundamentada na epistemologia contemporânea. In: II Encontro Estadual de Ensino de Física - RS, 2, 2007, Porto Alegre. Atas do II Encontro Estadual de Ensino de Física do RS. Porto Alegre: Instituto de Física da UFRGS, 2007, P. 47-57.

VALADARES, Eduardo de Campos; MOREIRA, Alysson Magalhães. Ensinando física moderna no ensino médio: efeito fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , Florianópolis, v.21, n. Especial, p.359371, novembro. 2004.

WOLFF, Jeferson Fernando de Souza; MORS, Paulo. Relatividade no Ensino Médio: uma experiência com motivação na História . In: I Encontro Estadual de Ensino de Física - RS, 1, 2005, Porto Alegre. Atas do I Encontro Estadual de Ensino de Física do RS. Porto Alegre: Instituto de Física da UFRGS, 2005, P. 49-56.

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