Case study: Deeltjeslawine in het klaslokaal

Wetenschappers, docenten en middelbare scholieren slaan in het project HiSPARC (High School Project on Astrophysics Research with Cosmics) de handen ineen om het fenomeen kosmische straling te ontrafelen. Voor het bekijken en analyseren van de data ondersteunt SURF met Jupyter Notebooks.

Detectoren op het dak

Als kosmische deeltjes uit de ruimte de atmosfeer bereiken, botsen ze op atoomkernen waarbij nieuwe deeltjes ontstaan. Die nieuwe deeltjes doen dat ook, waardoor een ware deeltjeslawine ontstaat. “Dat gaat de hele dag door en die activiteit kunnen we meten, mede dankzij de hulp van scholieren. Zij bouwen zelf meetinstrumenten bij ons of bij een universiteit bij hen in de buurt. Die detectoren komen op het dak van de school te staan en dan kan het data verzamelen beginnen”, aldus Kasper van Dam, onderzoeker bij het Nikhef (Nationaal instituut voor subatomaire fysica) en Universiteit Twente. In 2021 promoveerde hij op HiSPARC.

Laagdrempelig figuren maken

HiSPARC loopt al sinds 2003 en werd destijds opgezet om moderne natuurkunde in de klas te introduceren en scholieren een kijkje in de onderzoekskeuken te geven. Inmiddels zijn er ruim 140 van deze kleine meetstations in Nederland, het Verenigd Koninkrijk, Denemarken en Namibië. Om alle data te verwerken, leren scholieren programmeren. “Hiervoor maken we gebruik van Jupyter Notebooks. In deze open-source omgeving kun je in de webbrowser programmeren en tegelijk ook tekst en figuren weergeven. Ideaal voor docenten om uitleg te geven. En scholieren kunnen zelf kiezen met welke data ze werken om bijvoorbeeld de richting van een deeltjeslawine te bepalen. Het leukste is natuurlijk om hun eigen station te gebruiken. Lekker laagdrempelig figuren maken die er al heel professioneel uitzien.”

HiSPARC detectoren in skiboxen op dak — Detectoren op het dak

Onverwachte vondst

Tot voor kort ging echter veel lestijd verloren met het installeren van de juiste software bij scholieren. “We legden dit probleem voor aan SURF en die hadden de oplossing. Doordat zij nu de cloudomgeving faciliteren, hoeven leerlingen en docenten geen software meer te installeren. Een account aanmaken en inloggen op de website is voldoende. Zo is de laatste belemmering voor de introductie van HiSPARC in het klaslokaal weggenomen”, aldus Van Dam. “SURF heeft een grote inspanning geleverd, waar scholen heel veel aan hebben.” En tot slot heeft hij nog nieuws. “Uit de data van de detectiestations blijkt dat de natuurlijke achtergrondstraling toeneemt bij heftige regenbuien, een onverwachte extra vondst die zeker verder onderzocht zal worden. En die zonder de inzet van al die scholieren niet gedaan was!”

Samenwerkingspartners

HiSPARC wordt financieel en met menskracht ondersteund door Nikhef en SURF. Daarnaast wordt het project in Nederland gedragen door verschillende universiteiten.

Zie voor meer informatie: hisparc.nl

Tekst: Wilma Schreiber

Foto's: HiSPARC