Het FOM programma 'Leraar in Onderzoek' (LiO) stelt HAVO/VWO docenten natuurkunde in de gelegenheid om een jaar lang, 1 dag in de week, onderzoek uit te voeren bij een aan FOM gelieerde wetenschappelijke instelling. Op deze wijze komen docenten uit het voortgezet middelbaar onderwijs een jaar lang in nauw contact met de academica, nemen nader kennis van de huidige wetenschappelijke wijze van werken, ontwikkelen hun eigen onderzoeksvaardigheden en zullen hierdoor waarschijnlijk bewust en onbewust enthousiasme voor een universitaire studie natuurkunde aan scholieren weten over te brengen.

Het onderzoek richt zich, naast een aantal didactische aspecten, vooral op het oplossen van hedendaagse natuurwetenschappelijke vraagstukken. Daarnaast worden docenten gestimuleerd om een deel van de tijd te reserveren voor bijvoorbeeld het opzetten van een lessenplan of een experiment voor scholieren. Hierdoor blijft er aan het einde van de onderzoeksperiode een educatief product achter dat gebruikt kan worden om meer docenten en scholieren te bereiken.

Hieronder volgen de vacatures van het schooljaar 2010/2011. Mocht u voor deze functie enthousiast zijn geworden dan kunt u tot 1 mei 2010 reageren. U maakt één of meer keuzes uit de diverse projecten en stuurt vervolgens uw sollicitatiebrief (onder vermelding van de projectnaam of nummer) met cv rechtstreeks naar Nikhef, Personeelszaken.

Standplaatsen: Amsterdam, Groningen en Nijmegen. Gezien het doel van het project wordt de voorkeur gegeven aan nieuwe deelnemers.

Project 1:

Ontwikkelen en bouwen van callibratie opstelling voor HiSPARC detectoren.

Op een groot aantal locaties leveren detectoren reeds gedurende een langere  periode data. De stabiliteit van de stations dient regelmatig (minimaal 1 keer per jaar) onderzocht te worden. De spanning op fotobuizen kan dan bijvoorbeeld aan de hand van de callibratiemetingen aangepast worden. In het verleden is in Nijmegen een eerste prototype van een mobiel callibratiesysteem gerealiseerd.

Het onderzoek concentreert zich op het bestuderen van de (verouderings)eigenschappen van scintillatiemateriaal en fotoversterkerbuizen. Vervolgens worden meetmethoden uitgewerkt om deze verschijnselen te signaleren en de meetgegevens eventueel (automatisch) te corrigeren. Hiervoor is het noodzakelijk dat analysesoftware ontwikkeld wordt d.w.z. gegevens in de (centrale) HiSPARC database worden gelezen en verwerkt. Het onderzoek leidt tot een procedure voor het uitvoeren van callibraties, praktische instructies voor docenten en een lesbrief voor leerlingen.

Totale tijdsduur: 1 jaar -  0.2 fte.

 

Project 2:

Integreren van metingen aan atmosferische omstandigheden en kosmische-lawine data.

Op diverse locaties worden/zijn (autonome) weerstations en bliksemdetectoren geïntegreerd. Meetgegevens worden opgeslagen in de HiSPARC lokale en centrale databases. Er is reeds aangetoond dat er een sterke correlatie bestaat tussen telsnelheid en bijv. temperatuur en druk. Er wordt zo ook gespeculeerd dat er correlaties bestaan tussen onweer (bliksem) en de kosmische-deetjes flux in de atmosfeer.

Er wordt gestart met een literatuurstudie kosmische straling en atmosferische omstandigheden. Vervolgens wordt het omgaan met de database eigen gemaakt. Er wordt code ontwikkeld om weerdata te kunnen correleren met de meetgegevens van de HiSPARC detectoren. De code en (suggesties voor) analysemethoden worden beschreven en leiden tot duidelijk instructies voor docenten en een lesbrief voor leerlingen.

Totale tijdsduur: 1 jaar -  0.2 fte.

 

Project 3:

Statistische signaal/achtergrond analyse en interpretatie.

Inmiddels bevatten de HiSPARC databases in Amsterdam en Nijmegen een schat aan gegevens. Niet alleen coïncidenties tussen verschillende stations zijn voorhanden, ook de data van individuele stations zijn geregistreerd. Poisson-statistiek en Landau-verdeling in de gemeten signalen spelen een belangrijke rol bij de juiste interpretatie van de gegevens. De precisie van de tijdmeting heeft hierbij ook een rol van importantie.

Naast het ophalen van kennis m.b.t. statistische processen in de natuur wordt stap voor stap geanalyseerd hoe de data binnen HiSPARC verkregen wordt. Vervolgens wordt de data van de HiSPARC GPS-systemen vergeleken met precisiemetingen (referentie GPS). Hiervoor wordt LabView software ontwikkeld. Met deze code kunen vergelijkende metingen uitgevoerd worden terwijl resultaten geïntegreerd worden in de centrale database. Een duidelijke beschrijving van de statistische processen en gevolgde (te volgen) analyse procedures levert een lesbrief voor leerlingen (en instructies voor docenten).

Totale tijdsduur: 1 jaar - 0.2 fte.

 

Project 4:

Muonen: tastbaar resultaat van kosmische signalen.

De afgelopen jaren is op diverse locaties lesmateriaal ontwikkeld, zijn profielwerkstukken geschreven, videopresentaties gemaakt etc. Er ontbreekt een duidelijke samenhang; het materiaal is niet herkenbaar gedifferentieerd naar voorkennis en leeftijd van leerlingen, terwijl expliciete introducties/instructies voor docenten slechts op beperkte schaal voorhanden zijn. Afgelopen jaar is een belangrijke stap gezet om materiaal op een consistente wijze op de HiSPARC website aan te bieden.

Aan de hand van bestaand materiaal en een literatuurstudie kosmische straling wordt gewerk aan uitbreiding en verdere integratie op de HiSPARC website. De fysiche achtergronden en experimenten worden op een rij gezet. Vervolgens wordt geïnventariseerd welke les- en instructiematerialen binnen Nederland en daarbuiten verder beschikbaar zijn. Dit materiaal wordt gedifferentïeerd en gebundeld naar leeftijd en opleidingsniveau van de leerlingen. Een en ander wordt vervolgens ook beschikbaar gesteld via een elektronische leeromgeving (ELO). Het materiaal wordt getest en geëvalueerd binnen een klein netwerk van docenten.

Totale tijdsduur: 1 jaar - 0.2 fte.

 

Project 5:

Muonen, levensduur en meting van de lichtsnelheid.

Nikhef heeft zo’n 30 meetopstellingen ontwikkeld waarmee leerlingen de levensduur van het muon kunnen bepalen en zo o.a. Einstein's speciale relativiteitstheorie kunnen testen. Deze opstellingen rouleren tussen de scholen. Leerlingen kunnen met de opstelling niet alleen de levensduur van het muon bepalen, maar met enige aanpassingen ook de lichtsnelheid meten.

Na het ophalen van kennis m.b.t. speciale relativiteitstheorie, radioactieve processen en levensduur wordt bestaand lesmateriaal m.b.t. meetopstelling uitgebreid. De rol van statistische processen wordt geïntroduceerd. De werking van scintillatiemateriaal, fotobuis, signaalvorming/analyse wordt gedocumenteerd. Onderzocht wordt hoe leerlingen met het bestaande materiaal meer experimenten uit kunnen voeren. Hierbij is het uitbreiden van de experimentele opstelling een mogelijkheid. De HiSPARC website wordt aangepast zodat een uitleensysteem geïntegreerd kan worden. Docenten kunnen vervolgens via de site opstellingen reserveren en lenen. Instructies en lesbrief worden eveneens via de website en elektronische leeromgeving (ELO) aangeboden.

Totale tijdsduur: 1 jaar - 0.2 fte.

 

Project 6:

Opzetten automatische analyse van HiSPARC data.

De ruwe data van de HiSPARC stations wordt automatisch opgeslagen. Bovendien wordt automatisch bekeken of de data van de verschillende scholen tot eenzelfde lawine behoren. De volgende stap is het opzetten van een automatische analyse van de gegevens van een enkele lawine zodat energie en richting iedere dag berekend en gepubliceerd wordt.

Om een geautomatiseerde procedure te kunnen ontwikkelen dienen de eigenschappen van deeltjeslawines tot in detail begrepen te worden. Hierbij is het noodzakelijk om programmeervaardigheden verder te ontwikkelen. Aangezien reeds meerdere code-fragmenten voorhanden zijn, is een van de doelen om het geheel om te zetten tot een coherent analyse-programma.

Totale tijdsduur: 1 jaar - 0.2 fte.

 

Project 7:

HiSPARC cluster optimalisatie.

Afgelopen jaar is een belangrijke stap gezet om de stabiliteit van het landelijke meetnetwerk te verbeteren. Echter, stations kunnen nog steeds (tijdelijk) wegvallen doordat de lokale computers uitgezet worden, de verbinding verbroken wordt of de server uitvalt. Een monitor en automatisch alarmeringssysteem informeren de contactpersonen over een uitgevallen opstelling. Kan uit uit de meetgegevens afgeleid worden dat stations een servicebeurt nodig hebben? Kunnen de clusters zodanig (geografisch) geoptimaliseerd worden dat uitval van een station niet fataal is voor de metingen binnen dat (sub)cluster?

Eigenschappen van deeltjeslawines worden in detail bestudeerd en begrepen. M.b.v. programmeren en en analysetechnieken wordt geanalyseerd of de gegevens in de database toereikend zijn om symptomen te signaleren en in kaart te brengen. Een plan van aanpak wordt ontwikkeld voor de meest voorkomende en meest urgente problemen. Uitdaging is om efficiente analyse-algoritmes te ontwikkelen.

Totale tijdsduur: 1 jaar - 0.2 fte.