הקרינה שאנו מקבלים מהשמש נגרמת על ידי האנרגיה המשתחררת במהלך תגובות גרעיניות בכוכב. הדלק הגרעיני העיקרי של השמש הוא גרעיני מימן (פרוטון), המתמזגים יחד כדי לייצר גרעיני הליום (שני פרוטונים ושני נויטרונים). בפעילות זו התלמידים ייצרו תרשים שמראה כיצד גרעיני מימן מתמזגים יחד כדי לייצר גרעיני הליום ואנרגיה.
במהלך השלב הראשון בתהליך, שני פרוטונים מתמזגים זה לזה ויוצרים זוג פרוטון ונויטרונים, הידוע בשם Hydrogen-2, או deuterium. זה משחרר נייטרינו ופוזיטרון. פרוטון נוסף מתמזג לגרעין הדוטריום, ויוצר פרוטון כפול, שלישיית נויטרונים, המכונה הליום -3, שמשחרר גם פוזיטרון. כאשר גרעין הליום -3 מתמזג עם גרעין הליום -3 אחר, נוצר גרעין הליום (He-4), ומשחרר שני פרוטונים. בכל שלב בתגובה זו משתחררת אנרגיה.
כל היסודות עד הברזל (Fe) נוצרים במהלך תגובות היתוך בכוכבים. אלמנטים כבדים מברזל נוצרים בפיצוצי סופרנובה בתגובה הנקראת תגובות לכידת נויטרונים.
כדי לאתגר תלמידים מתקדמים יותר, חשוב להם לחשוב מדוע משתחררים נייטרינים ופוזיטרונים בכל שלב. עבור תלמידים הזקוקים לתמיכה, גזרו את לוח הדוגמאות שהושלם וארכו אותם לחבר את החלקים בסדר הנכון. רעיון אחר הוא שתלמידיך יבצעו הדמיות תיאוריות שונות של תגובות היתוך שונות, כגון איחוי גרעיני הליום ליצירת גרעיני פחמן.
(הוראות אלו ניתנות להתאמה אישית לחלוטין. לאחר לחיצה על "העתקת פעילות", עדכן את ההוראות בלשונית העריכה של המטלה.)
צרו לוח תכנון כדי להראות כיצד גרעיני מימן מתמזגים יחד כדי לייצר גרעיני הליום ואנרגיה. זו תגובה גרעינית חשובה מאוד שקורה בתוך כוכבים כמו השמש.
העסק את התלמידים בסימולציה של היתוך מימן באמצעות חומרים פשוטים לכיתה. חוויות מעשיות עוזרות ללומדים לדמיין כיצד פרוטונים מתמזגים ליצירת הליום ומשחררים אנרגיה.
אוסף פריטים כמו כדורים צבעוניים, עיגולי נייר או בלוקים לבנייה כדי לייצג פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים. אביזרים ויזואליים הופכים תהליכים גרעיניים מופשטים למוחשיים עבור התלמידים.
ארגן את התלמידים לקבוצות קטנות, והענק לכל אחד כרטיס חלקיק (פרוטון, נויטרון, פוזיטрон, נויטרינו או פוטון). משחקי תפקידים מלהיבים את שלבי היתוך ומעודדים השתתפות.
הנחה את התלמידים בזמן שהם מחברים ומארגנים פיזית את האביזרים שלהם כדי לחקות תגובות היתוך—מיזוג פרוטונים, יצירת דויטריום, יצירת הליום-3 וייצור הליום-4. הפסקות בכל שלב כדי לזהות את מה שמשוחרר (אנרגיה, פוזיטרונים, נויטרינו).
הנחה שיח על מה שהתלמידים ראו, תוך התמקדות באיך אנרגיה ואלמנטים חדשים נוצרים בכוכבים. קישור בין הסימולציה לאסטרופיזיקה אמיתית מעמיק הבנה ושימור הידע.
היתוך מימן הוא התהליך שבו גרעיני המימן (פרוטונים) מתמזגים ליצירת גרעיני הליום בתוך כוכבים, כמו השמש. תגובה זו משחררת כמויות גדולות של אנרגיה, שמאכילה את הכוכבים ומספקת את האור והחום החיוניים לחיים על כדור הארץ.
התלמידים יכולים ליצור דיאגרמת סיפור שמראה כל שלב של מיזוג גרעיני מימן להליום. השתמש בצורות לחלקיקים, חצים לתגובות והוסף מפתח להסבר הסימולים. הדגש את שחרור האנרגיה, נויטרינים ופוזיטרונים בכל שלב.
השלבים העיקריים הם: 1) שני פרוטונים מתמזגים ליצירת דויטריום, ומשחררים נויטרינו ופוזיטרון; 2) דויטריום מתמזג עם פרוטון נוסף ליצירת הליום-3, ומשחרר פוזיטרון; 3) שני גרעיני הליום-3 מתמזגים ליצירת הליום-4, ומשחררים שני פרוטונים. אנרגיה משוחררת בכל שלב.
נויטרינים ופוזיטרונים הם תוצרי לוואי של תהליך ההיתוך הגרעיני. שחרורם עוזר לשמור על שימור האנרגיה, המטען וכמויות אחרות בתגובות, ומהווה עדות לכך שההיתוך מתרחש בתוך הכוכבים.
היתוך בכוכבים יוצר אלמנטים עד ברזל (Fe) על ידי חיבור של גרעינים קלים יותר. לעומת זאת, תגובות קליטת נויטרונים בסופרנובות מייצרות אלמנטים כבדים יותר מברזל, באמצעות שפע של נויטרונים כשהכוכבים הענקיים מתפוצצים.