Kiirgus, mida Päike saame, on tingitud tähe tuumareaktsioonide käigus eralduvast energiast. Päikese peamine tuumakütus on vesiniku tuumad (prooton), mis on kokku sulatatud heeliumi tuumade (kaks prootonit ja kaks neutronit) saamiseks. Selle tegevuse käigus koostavad õpilased diagrammi, mis näitab, kuidas vesiniku tuumad sulanduvad, moodustades heeliumi tuuma ja energiat.
Protsessi esimese etapi ajal sulanduvad kaks prootonit, moodustades prootoni ja neutroni paari, mida tuntakse vesiniku-2 ehk deuteeriumina. See vabastab neutriino ja positroni. Veel üks prooton sulandub deuteeriumituuma, luues kahekordse prootoni, neutronkolmiku, tuntud kui Heelium-3, mis vabastab ka positroni. Kui üks heelium-3 tuum sulandub teise heelium-3 tuumaga, moodustub heelium (He-4) tuum, vabastades kaks prootonit. Selle reaktsiooni igas etapis vabaneb energia.
Kõik elemendid, mis on kuni raud (Fe), luuakse termotuumareaktsioonide ajal tähtedes. Rauast raskemad elemendid tekivad supernoova plahvatustes reaktsioonis, mida nimetatakse neutronide hõivamise reaktsiooniks.
Edasijõudnumate õpilaste väljakutseks saamiseks laske neil mõelda, miks neutriinod ja positronid igas etapis vabanevad. Tugi vajavate õpilaste jaoks lõigake valmis näidislugu ülesse ja laske need tükid õiges järjekorras kokku panna. Teine idee on lasta oma õpilastel teha erinevaid termotuumareaktsioonide erinevaid kirjeldavaid visuaale, näiteks heeliumituumade liitmine süsiniku tuumade moodustamiseks.
(Need juhised on täielikult kohandatavad. Pärast "Kopeeri tegevus" klõpsamist värskendage juhiseid ülesande vahekaardil Redigeerimine.)
Looge süžeeskeem, mis näitab, kuidas vesiniku tuumad on kokku sulanud, et toota heeliumi tuumasid ja energiat. See on väga oluline tuumareaktsioon, mis toimub selliste tähtede sees nagu Päike.
Kaasake õpilasi, simuleerides vesiniku fuseerimist, kasutades lihtsaid klassimaterjale. Käed-külge kogemused aitavad õpilastel visualiseerida, kuidas prootonid ühenduvad, et moodustada heelium ja vabastada energiat.
Koguge esemeid nagu värvilised pallid, paberirõngad või ehitusblokkid, mis esindavad prootonit, neutronit ja elektroni. Visuaalsed abivahendid muudavad tuumaprotsessid õpilastele käegakatsutavamaks.
Korraldage õpilased väikestesse gruppidesse, andes igale liikmele osakeskaardi (prooton, neutron, positron, neutrino või fotoon). Rollimäng toob fuseerimise sammud ellu ja julgustab osalust.
juhendage õpilasi füüsiliselt ühendama ja ümber korraldama oma esemeid, et jäljendada fuseerimisreaktsioone — protonide ühendamine, deuteriumi loomine, heelium-3 moodustamine ja heelium-4 tootmine. Peatuge iga sammu järel, et määrata, mis vabastatakse (energia, positronid, neutrino).
Juhendage arutelu selle üle, mida õpilased märkisid, keskendudes sellele, kuidas energia ja uued elemendid tekivad tähtedes. Seoste loomine simulatsiooni ja tõelise astrofüüsikaga süvendab arusaamist ja mälu.
Vesiniku fusioon on protsess, kus vesiniku tuumad (prootonid) ühenduvad, moodustades heeliumi tuumasid tähtedes, näiteks Päikeses. See reaktsioon vabastab suuri koguseid energiat, mis toidab tähti ning pakub valgust ja soojust, mis on eluks Maal hädavajalik.
Õpilased saavad luua lugu skeemi, mis näitab iga vesiniku tuuma ühendamise etappi heeliumi moodustumisel. Kasutage kujundeid osakeste tähistamiseks, nooli reaktsioonidele ning lisage võti, mis selgitab sümboleid. Rõhutage energia, neutrino ja positroni vabanemist igal etapil.
Põhietapid on: 1) Kahe prootoniga ühendub, moodustades deuteriumi, vabastades neutrino ja positiioni; 2) Deuterium ühendub teise protoniga, moodustades heeliumi-3, vabastades positiioni; 3) Kaks heeliumi-3 tuuma ühenduvad heeliumi-4, vabastades kaks prootonit. Energiat vabastatakse iga etapi jooksul.
Neutrinoid ja positronid on kõrvalproduktid tuumafusiooni protsessis. Nende vabastamine aitab säilitada energiat, laengut ja muid suuruseid reaktsioonides ning annab tõendeid selle kohta, et fusioon toimub tähtedes.
Tähtede fusioon loob elemente kuni rauda (Fe), ühendades kergemaid tuumasid. Vastupidiselt tekitab neutronite püüdmisreaktsioone supernoades raskemaid elemente raudest, kasutades neutronite pilva, kui suured tähed plahvatavad.