ACELERADORES DE PARTÍCULAS BRASILEIROS E UMA ABORDAGEM PARA ENSINO MÉDIO

## ACELERADORES DE PARTÍCULAS BRASILEIROS E UMA ABORDAGEM PARA ENSINO MÉDIO

Samuel Almeida , Ramon Metello , Lucas Santos , Nícolas Teixeira , 1 2 3 4 Vitor Acioly 5

Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense, samuelmarques@id.uff.br 1

Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense, ramoncesar@id.uff.br 2

Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense, lmarcello@id.uff.br 3

- Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense, nicolasteixeira@id.uff.br 4

Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense, vitoracioly@id.uff.br 5

Palavras-chave : Aceleradores de partículas; Eletromagnetismo; Ensino de Física.

## Resumo expandido

Há algumas décadas os aceleradores são instrumentos usados por muitos cientistas, e mais comumente, os países mais lembrados que possuem este equipamento são os países desenvolvidos. Este trabalho visa apresentar e aproximar alguns destes equipamentos presentes no Brasil, e relacioná-los com o ensino de física na educação básica. Foram escolhidos cinco tipos de aceleradores:

- 1º - Laboratório do acelerador SSAMS, pertencente ao Laboratório de Radiocarbono do Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense (UFF);
- 2º -Acelerador Pelletron, pertencente ao Laboratório Aberto de Física Nuclear, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP);
- 3º -Laboratório de Colisões Atômicas e Moleculares (LACAM), localizado no do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ);
- 4º -Acelerador VAN DE GRAAFF, localizado no Departamento de Física da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio);
- 5º -SIRIUS, a nova fonte de luz síncrotron e maior acelerador de partículas brasileiro, pertencente ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas.

Experimentos conduzidos em aceleradores brasileiros trouxeram muitas descobertas sobre física básica e aplicada, mas ainda sim, estão distantes da realidade da maioria das pessoas, e principalmente dos estudantes.

Esse trabalho tem dois objetivos ao trazer a abordagem de aceleradores para o ensino médio: aproximar a ciência que é considerada desconhecida e distantes da vida dos estudantes para o cotidiano; e de uma forma mais individual, estimular o desenvolvimento científico.

Como forma de pesquisa, nos dividimos em duas etapas: obtenção de dados e conexão com ensino na educação básica. Na primeira etapa reunimos

8 a 10 de novembro de 2023 - SNEF em Rede: Laços e Nós do Ensino de Física

informações dos cinco aceleradores com potencial para ser relacionado com o ensino médio, por exemplo, conteúdos como campo eletromagnético gerado, diferença de potencial e energia utilizada. Já na segunda parte, relacionamos cada uma das informações com os respectivos conteúdos presentes nos currículos oficiais do ensino médio.

Esta pesquisa é um recorte de uma das pesquisas realizadas no Laboratório de Pesquisa em Ensino e Divulgação da Ciência (LAPED), localizado no Instituto de Física da UFF. No próprio espaço físico do LAPED, foram coletados os dados, da seguinte forma: primeiramente, nos sites oficiais de cada um dos aceleradores; em segundo momento, foram analisados alguns trabalhos publicados de cada acelerador; e por último, entramos em contato com alguns dos pesquisadores de cada acelerador para coletar informações que não estavam presentes nos dois passos anteriores.

A partir dos dados coletados, utilizamos o conceito de transposição didática para embasamento teórico na conexão dos conteúdos presentes nos aceleradores com os currículos escolares. Segundo Chevallard (CHEVALLARD, 1991), a necessidade de adaptação do conhecimento científico para fins pedagógicos e educacionais, com intuito de fazer as conexões entre os diferentes saberes, é a definição do conceito de transposição didática. Este trabalho propõe possíveis caminhos para a aplicação e auxílio para os docentes da educação básica, utilizando a transposição didática para relacionar conceitos presentes nos aceleradores que dialoguem nos currículos escolares do ensino médio (BRASIL, 2018).

Utilizamos uma abordagem do eletromagnetismo para o ensino médio relacionando o campo magnético induzido dos aceleradores com a força de Lorentz (Sinflorio, 2006; Santos, 2007; Santos 2009). O campo magnético é usado para defletir as partículas em relação a massa em seguida usado para separar os isótopos desejados de um elemento específico.

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No primeiro momento teremos um campo magnético induzido formado de forma perpendicular à velocidade dos íons negativos acelerados, enquanto no segundo momento o campo será perpendicular à velocidade de íons positivos. Desse modo teremos uma resultante centrípeta atuando em cada um deles que irá defletir de acordo com a massa e com a carga, selecionando apenas os que serão importantes para o estudo desejado. Podemos ver a aplicação disso na figura 1

Figura 01: Força de Lorentz

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Importante ressaltar que apesar de no presente trabalho está abordando o eletromagnetismo, existem também outros conteúdos possíveis, por exemplo, a diferença de potencial e energia gerada de cada acelerador.

Com isso podemos concluir que algumas etapas dos aceleradores estão ligados a conteúdos que são lecionados hoje no ensino médio, podendo ser visto e abordado de uma forma que aproxime os estudantes do mundo científico, promova o aprendizado e ajude a identificar vocações para a física e outras ciências.

Dessa forma é importante trazer essa relação com o currículo atual gerando compreensão fenômenos magnéticos, interpretação de processos tecnológicos inseridos no contexto do eletromagnetismo, dimensão do impacto da indução eletromagnética para evolução e uma relação entre o avanço do eletromagnetismo e a produção de aparelhos eletrônicos.

## Referências:

A. C. F. Santos; P. Fonseca; L. F. S. Coelho Can Accelerators Accelerate Learning? AIP Conference Proceedings 1099, 211-213 (2009)

A.C.F. Santos, S.D. Magalhães, N.V. de Castro Faria An undergraduate course in experimental atomic and molecular physics using an accelerator. Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B 261 (2007)

BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular. Brasília, 2018.

CHEVALLARD, Y. (1991) 'La Transposición Didáctica: del saber sabio al saber enseñado (Editora Aique, Cidade de Buenos Aires)

CNPEM website (disponível em : http://cnpem.br/) acesso em 07/06/2023.

D A Sinflorio et al 2006 Phys. Educ. 41 539