CERN ACELERANDO O ENSINO DE FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA

## CERN ACELERANDO O ENSINO DE FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA

## Gabriel Santos Fonseca 1 , Júlia Anjos 2 , Danillo Scoralich 3 Carlos Alberto Nascimento 4 , Vitor Acioly 5

1 Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense, gabrielsfprofissional@gmail.com

- 2 Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense, jcanjos.fisica@gmail.com
- 3 Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense,danillo\_scoralich@id.uff.br
- 4 Escola Parque do Rio de Janeiro, carlao.nascimento@pro.escolaparque.g12.br

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

Palavras-chave : Ensino de Física; Física Moderna e Contemporânea; CERN;

## Resumo expandido

Historicamente, o Ensino de Física presente nas escolas brasileiras parece ser concentrado, em muitas delas, apenas a conteúdos presentes na Física Clássica (NETO, 2019), como por exemplo a Mecânica Newtoniana. Apesar destas teorias serem bem formuladas, elas não se mostram mais eficazes em determinados assuntos e fenômenos, visto que foram consolidadas até o século XIX. A partir desta problemática, no começo do século XX, ocorreu uma ruptura de paradigma com os pensamentos clássicos e uma nova física foi nascendo: a Física Moderna, sendo subdividida, de maneira geral, no estudo da Relatividade e da Mecânica Quântica. Desse modo, se torna necessário levar essa nova física também para as salas de aula, já que muitas tecnologias foram e são desenvolvidas devido à elaboração e aplicação dessas novas teorias (KNEUBIL, 2013).

Vários trabalhos apontam a necessidade de colocar a Física Moderna e Contemporânea (FMC) no Ensino Médio (BROCKINGTON, 2005), já que se a educação está voltada a compreensão de mundo do estudante e como ele irá entender e o modificar, é mais do que pertinente novas visões acerca da realidade serem trabalhadas nas escolas. A FMC está presente no cotidiano, seja em aplicativos que usam o Sistema de Posicionamento Global (GPS), que funciona com base na Relatividade (TAVARES, 2022), ou para notícias sobre os novos computadores quânticos como Sycamore (MOZELLI, 2023). Porém, muitos desafios são impostos como a dificuldade inerente dos conteúdos abordados como a formação dos professores nos cursos de licenciatura, a matemática mais complexa e a dificuldade que, em muitos casos, as escolas oferecem a algum tipo de inovação (BROCKINGTON, 2005).

Nessa perspectiva, a Organização Européia para Pesquisa Nuclear (CERN), fundada em 1954 e localizada em ambos os lados da fronteira franco-suíça, se mostra como uma possível ferramenta didática. O CERN utiliza aceleradores, sendo o mais famoso o Grande Colisor de Hádrons (LHC), e detectores de partículas para sondar a composição da matéria, assim sendo possível, a partir da colisão dessas partículas, entender as leis que regem a natureza e explorar novos horizontes

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

(CERN, 2023). Dessa forma, a premissa que rege este relato é relacionar o maior laboratório e complexo científico e tecnológico do mundo, o CERN, com o ensino da Física Moderna e Contemporânea; dando origem ao programa Projeto CERN.

- O programa foi criado, em 2018, pela equipe de Ciências da Natureza da Escola Parque, uma escola particular localizada em dois bairros do Rio de Janeiro: Gávea e Barra da Tijuca. O projeto nasceu com o objeto de trabalhar conteúdos da Física presente no CERN, principalmente a FMC, de maneira não conteudista, expositiva e matematizada, usando a divulgação como ferramenta para o ensino, além de mostrar o funcionamento do grande laboratório e relacionar a Física com outros campos do conhecimento. O Projeto CERN é destinado aos estudantes da primeira, segunda e terceira série do ensino médio, e é dividido em aulas teóricas, práticas e atividades de campo, sendo a última uma visita ao próprio laboratório na Suíça.

Nos anos iniciais do programa, 2018 e 2019, era ofertado, para os alunos que não podiam participar da viagem para a atividade de campo no CERN, uma outra opção: a ida ao Sirius, o maior acelerador de partículas brasileiro. Localizado em Campinas, São Paulo, o acelerador Sirius é uma instalação de pesquisa pertencente ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

Em seu primeiro ano, foram ao todo 50 alunos inscritos que participaram ativamente das aulas, dentre estes, 31 realizaram a viagem para o CERN. Em 2019, o número de estudantes frequentando as aulas se manteve e um total de 24 desses alunos realizaram a atividade de campo para Genebra. Entre 2020 e 2022, ocorreram aulas teóricas, porém sem atividades de campo devido à pandemia de Covid-2019. Atualmente, em 2023, em sua quinta edição, o projeto continua ativo com a média de 50 estudantes participando das aulas teóricas.

- O projeto possui aulas semanais e diversas atividades ao longo de sua duração. As aulas teóricas e práticas envolvem os conteúdos de Física Clássica, já que o programa é para os alunos do Ensino Médio, mas com principal foco nos princípios da FMC e no entendimento do CERN. Além disso, o curso possui uma perspectiva multidisciplinar, envolvendo vários aspectos sociais, culturais, artísticos e científicos, mostrando que a Física é uma construção humana que se relaciona com diversos campos do conhecimento.

Durante as aulas do projeto, ao longo de todas as edições, foram realizadas palestras expositivas com pesquisadores do CERN, do Centro Brasileiro de Pesquisas em Física (CBPF), da Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ), Universidade Federal Fluminense (UFF) e Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Também foram executadas algumas atividades de campo a essas universidades, centros de pesquisa e museus, juntamente de Masterclass, visitas virtuais ao CERN. Além disso, há uma valorização da pesquisa desenvolvida no Brasil, trazendo também conteúdos ligados ao Sirius, a nova fonte de luz síncrotron. As aulas buscam ser dinâmicas para manter os alunos interessados e engajados em sala.

Ao longo do programa, são realizadas atividades que exploram e se relacionam com o ambiente escolar e a arte. Os estudantes já filmaram e tiraram fotos da escola para registrar o que está em movimento ou parado, trabalhando o conceito de referencial inercial para a introdução à Relatividade; construíram e

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interpretaram pinturas que possuíam ligação com conceitos da Física; participaram de cine-debates que trabalham aspectos da ciência, em especial da Física, e da sociedade, como o filme Interstellar de 2014 e o mais recente Oppenheimer de 2023; executaram um canhão de Gauss como protótipo de acelerador linear usando ímãs e, também, um acelerador circular usando eletroímãs, discutindo conteúdos do Eletromagnetismo, Mecânica e fazendo comparações com o funcionamento do acelerador de partículas.

As perspectivas futuras para o Projeto CERN é ser expandido para outras escolas e instituições, principalmente públicas, além de abranger mais alunos para conhecer o laboratório na Suíça. No momento, o programa busca financiamento, seja de entidades públicas ou privadas, para aplicar as aulas teóricas em escolas públicas estaduais e federais; levando a Ciência de ponta, principalmente a Física Moderna e Contemporânea, para novas fronteiras sociais, que, normalmente, o Ensino de Física e a divulgação tem dificuldade de alcançar.

## Referências

BROCKINGTON, G.; PIETROCOLA, M.. Serão as regras da transposição didática aplicáveis aos conceitos de Física Moderna? . Investigações Em Ensino De Ciências, 10(3), 387-404. Disponível em:https://ienci.if.ufrgs.br/index.php/ienci/article/view/512

CERN. About CERN, Disponível em: https://www.home.cern/about. Acesso: 8 de Julho de 2023.

KNEUBIL, F.. Explorando o CERN na física do Ensino Médio . Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 35, n. 2, 2401, 2013. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rbef/a/sznPj6NthQhPtR8jNbqGRwz/

MOZELLI, R.. Ciência e Espaço: Google: novo computador quântico é 47 anos mais rápido que o atual melhor do mundo . Olhar Digital, 2023. Disponível em: https://olhardigital.com.br/2023/07/06/ciencia-e-espaco/google-novo-computador-qua ntico-e-47-anos-mais-rapido-que-o-atual-melhor-do-mundo/

NETO, J.; SIQUEIRA, M.; VIEIRA, A.. O Ensino de Física Moderna e Contemporânea na concepção de alunos no Ensino Médio . ScientiaTec: Revista de Educação, Ciência e Tecnologia do IFRS, v.6, n.1, p: 65-89, Janeiro/Junho 2019. Disponível em:

https://editorarealize.com.br/editora/anais/conapesc/2019/TRABALHO\_EV126\_MD1 \_SA2\_ID240\_18032019184905.pdf

TAVARES, I.. Curiosidades de Ciências: Sabia que a Teoria da Relatividade ajuda a calibrar GPS e observar Universo? . TiltUOL, 2013. Disponível em: https://www.uol.com.br/tilt/noticias/redacao/2022/06/11/teoria-da-relatividade-e-usada -para-calibrar-gps-e-observar-o-universo.htm

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