Zračenje koje primamo od Sunca uzrokovano je energijom koja se oslobađa tijekom nuklearnih reakcija u zvijezdi. Glavno Sunčevo nuklearno gorivo su jezgre vodika (protona), koje se spajaju zajedno da bi se stvorile helijeve jezgre (dva protona i dva neutrona). U ovoj aktivnosti učenici će stvoriti dijagram koji pokazuje kako se jezgre vodika spajaju zajedno kako bi proizvele helijeve jezgre i energiju.
Tijekom prve faze u procesu, dva protona se spajaju zajedno, stvarajući par protona i neutrona, poznatih kao vodik-2, ili deuterij. Time se oslobađa neutrino i pozitrona. Drugi se protoni spaja s jezgrom deuterija, stvarajući dvostruki protonski, neutronski triplet, poznat kao Helium-3, koji također oslobađa pozitronu. Kad se jedno jezgro Helium-3 spoji s drugim jezgrom Helium-3, nastaje Helium (He-4) jezgro, oslobađajući dva protona. U svakoj fazi ove reakcije oslobađa se energija.
Svi elementi do željeza (Fe) stvaraju se tijekom fuzijskih reakcija u zvijezdama. Elementi teži od željeza nastaju u eksplozijama supernove u reakciji zvanoj reakcije hvatanja neutrona.
Da biste izazvali naprednije učenike, neka razmišljaju o tome zašto se neutrinosi i pozitroni ispuštaju u svakoj fazi. Za studente kojima je potrebna podrška, izrežite ispunjenu primjernu ploču s knjigama i stavite ih da zajedno sastave komade u ispravnom redoslijedu. Druga je zamisao da vaši studenti naprave različite opisne vizualizacije različitih fuzijskih reakcija, poput fuzije helijskih jezgara kako bi napravile ugljikove jezgre.
(Ove su upute potpuno prilagodljive. Nakon što kliknete "Kopiraj aktivnost", ažurirajte upute na kartici Uredi zadatka.)
Napravite ploču s pričama kako biste pokazali kako se jezgre vodika spajaju zajedno kako bi se proizvele helijeve jezgre i energija. Ovo je vrlo važna nuklearna reakcija koja se događa unutar zvijezda poput Sunca.
Uključite učenike simulacijom fuzije vodika pomoću jednostavnih materijala za razred. Praktična iskustva pomažu učenicima vizualizirati kako se protoni spajaju i stvaraju helij, oslobađajući energiju.
Sakupite predmete poput obojenih kugli, papirnatih krugova ili građevnih blokova koji predstavljaju protone, neutrone i elektrone. Vizualni rekviziti čine apstraktne nuklearne procese opipljivima za učenike.
Organizirajte učenike u manje skupine, dajući svakom članu karticu čestice (proton, neutron, pozitron, neutrino ili foton). Uloga oživljava faze fuzije i potiče sudjelovanje.
Vodite učenike dok fizički spajaju i preuređuju svoje rekvizite kako bi oponašali reakcije fuzije — spajanje protona, stvaranje deuterija, formiranje helija-3 i proizvodnju helija-4. Pauza nakon svakog koraka za prepoznavanje što se oslobađa (energija, pozitroni, neutrini).
Olakšajte razgovor o tome što su učenici promatrali, s fokusom na način na koji se u zvijezdama stvara energija i novi elementi. Povezivanje simulacije s pravom astrofizikom produbljuje razumijevanje i zadržavanje znanja.
Vodikova fuzija je proces pri kojem se vodikovi jezgre (protoni) spajaju kako bi tvorile helijeve jezgre unutar zvijezda, poput Sunca. Ova reakcija oslobađa velike količine energije, koja pokreće zvijezde i pruža svjetlo i toplinu potrebne za život na Zemlji.
Učenici mogu napraviti storyboard dijagram koji prikazuje svaku fazu spajanja vodikovih jezgri u helij. Koristite oblike za čestice, strelice za reakcije i uključite ključ za objašnjenje simbola. Istaknite oslobađanje energije, neutrinoa i pozitrona u svakom koraku.
Glavni koraci su: 1) Dva pro tona se spajaju u deuterij, oslobađajući neutrino i pozitron; 2) Deuterij se spaja s drugim protonom u helij-3, oslobađajući pozitron; 3) Dva helij-3 jezgra se spajaju u helij-4, oslobađajući dva pro tona. Energija se oslobađa u svakom stadiju.
Neutrini i pozitroni su nusprodukti procesa nuklearne fuzije. Njihovo oslobađanje pomaže očuvanju energije, naboja i drugih količina u reakcijama te pruža dokaze da se fuzija događa unutar zvijezda.
Fuzija u zvijezdama stvara elemente do željeza (Fe) spajanjem lakših jezgri. Suprotno tome, reakcije hvata neutrina u supernovama proizvode teže elemente od željeza, koristeći nalet neutrona kada eksplodiraju masivne zvijezde.