8.13 und 8.14: Physik Junior Lab

Auf dem Campus beinhaltet das Junior Lab viel praktische Arbeit – und die Fehlerbehebung, wenn Instrumente nicht kooperieren. Mit freundlicher Genehmigung Foto

In 8.13 und 8.14, den 18-Kreditstunden-Klassen, die als Physics Junior Lab bekannt sind, werden die Schüler in die experimentelle Physik eingeführt, indem sie klassische Entdeckungen aus dem frühen 20. Jahrhundert in Dingen wie der speziellen Relativitätstheorie, der Quantenmechanik und der Kernphysik replizieren. Die Labore beinhalten eine Menge Verfeinerung der Ausrüstung, das Anschließen von Kabeln und das Drehen von Knöpfen – nicht die Art von Dingen, die Sie einfach online stellen können.

Aber die Junior Lab-Professoren Gunther Roland und Phil Harris, PhD ’11, arbeiten beide regelmäßig mit Forschern auf der ganzen Welt an Teilchenphysik-Experimenten zusammen, die die Analyse riesiger Datensätze erfordern. Diese großen Projekte erfordern, dass alle nicht nur über Zeitzonen hinweg kommunizieren, sondern auch aus der Ferne auf Experimente und Daten zugreifen können.

Als der Unterricht online ging, ließen sie die Schüler Daten des Large Hadron Collider am CERN verwenden, um die Analyse zu replizieren, die die Existenz des Higgs-Bosons bestätigte. Die Studenten konnten auch mit Daten des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) arbeiten und die Analyse wiederholen, die die Gravitationswellen identifizierte, die durch die Kollision zweier Schwarzer Löcher verursacht wurden – eine Arbeit, die 2016 veröffentlicht wurde und zu einem Nobelpreis für MIT-Professor Rainer führte Weiss.

Junior Lab-Studenten, die paarweise arbeiten, konnten im Labor nicht mehr auf die Notizbücher der anderen schauen, aber Roland sagt, dass die Verwendung eines gemeinsamen Online-Notizbuchs durch die Laborpartner die Zusammenarbeit fördert, eine wesentliche Fähigkeit für Experimentalphysiker. Die Schüler bearbeiteten beide dasselbe Dokument, und die Lehrer konnten in Zoom-Meetings durch ihre Notizbücher blättern und ihre Diagramme und Berechnungen anzeigen. Roland und Harris planen, die gemeinsam genutzten Online-Notizbücher beizubehalten – und möglicherweise ein Menü mit Projekten wie denen hinzuzufügen, die LIGO- und LHC-Daten verwenden – wenn alle wieder auf dem Campus sind.

Ich denke nicht, dass es das Einzige sein sollte, sagt Roland, da dieser Art von analysebasierter Arbeit das fehlt, was er den in der Experimentalphysik so wesentlichen Teil des Herumfummelns mit den Knöpfen nennt. Auch die praktische Komponente ist sehr wichtig. Aber es ermöglicht den Studenten, Dinge zu tun, die heute modern sind, anstatt in den 1920er Jahren innovativ zu sein.

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