De straling die we van de zon ontvangen, wordt veroorzaakt door de energie die vrijkomt tijdens nucleaire reacties in de ster. De belangrijkste kernbrandstof van de zon zijn waterstofkernen (een proton), die aan elkaar worden gesmolten om heliumkernen (twee protonen en twee neutronen) te produceren. In deze activiteit maken studenten een diagram dat laat zien hoe waterstofkernen samensmelten tot heliumkernen en energie.
Tijdens de eerste fase van het proces smelten twee protonen samen om een proton- en neutronenpaar te vormen, bekend als Hydrogen-2 of deuterium. Hierdoor komen een neutrino en een positron vrij. Een ander proton fuseert met de deuteriumkern, waardoor een dubbel proton ontstaat, neutronentriplet, bekend als Helium-3, dat ook een positron afgeeft. Wanneer een Helium-3-kern fuseert met een andere Helium-3-kern, wordt een Helium (He-4) -kern gevormd, waarbij twee protonen vrijkomen. In elke fase van deze reactie komt energie vrij.
Alle elementen tot ijzer (Fe) worden gecreëerd tijdens fusiereacties in sterren. Elementen zwaarder dan ijzer worden gemaakt in supernova-explosies in een reactie die neutronenvangreacties worden genoemd.
Om meer gevorderde studenten uit te dagen, laat hen nadenken waarom neutrino's en positronen in elke fase worden vrijgegeven. Voor studenten die ondersteuning nodig hebben, knip het ingevulde voorbeeld storyboard en laat ze de stukken in de juiste volgorde samenstellen. Een ander idee is om je studenten verschillende beschrijvende visualisaties te laten maken van verschillende fusiereacties, zoals de fusie van heliumkernen om koolstofkernen te maken.
(Deze instructies kunnen volledig worden aangepast. Nadat u op "Activiteit kopiëren" hebt geklikt, werkt u de instructies bij op het tabblad Bewerken van de opdracht.)
Maak een storyboard om te laten zien hoe waterstofkernen worden samengesmolten om heliumkernen en energie te produceren. Dit is een zeer belangrijke nucleaire reactie die plaatsvindt in sterren zoals de zon.
Engage students by simulating hydrogen fusion using simple classroom materials. Hands-on experiences help learners visualize how protons combine to form helium and release energy.
Collect items like colored balls, paper circles, or building blocks to stand in for protons, neutrons, and electrons. Visual props make abstract nuclear processes tangible for students.
Organize students into small groups, giving each member a particle card (proton, neutron, positron, neutrino, or photon). Role-playing brings the fusion steps to life and encourages participation.
Guide students as they physically combine and rearrange their props to mimic fusion reactions—merging protons, creating deuterium, forming helium-3, and producing helium-4. Pause after each step to identify what is released (energy, positrons, neutrinos).
Facilitate a conversation about what students observed, focusing on how energy and new elements are created in stars. Connecting the simulation to real astrophysics deepens understanding and retention.
Waterstoffusie is het proces waarbij waterstofkernen (protonen) samensmelten om heliumkernen te vormen in sterren zoals de Zon. Deze reactie geeft grote hoeveelheden energie vrij, die sterren aandrijft en de licht en warmte levert die essentieel zijn voor het leven op aarde.
Studenten kunnen een storyboarddiagram maken dat elke fase van de fusie van waterstofkernen in helium toont. Gebruik vormen voor de deeltjes, pijlen voor de reacties en voeg een legenda toe om symbolen uit te leggen. Benadruk de vrijlating van energie, neutrino's en positronen bij elke stap.
De belangrijkste stappen zijn: 1) Twee protonen fuseren tot deuterium, waarbij een neutrino en een positron vrijkomen; 2) Deuterium fuseert met een ander proton tot helium-3, waarbij een positron vrijkomt; 3) Twee helium-3-kernen verbinden zich tot helium-4, waarbij twee protonen vrijkomen. Energie wordt bij elke fase vrijgegeven.
Neutrino's en positronen zijn bijproducten van het nucleaire fusieproces. Hun vrijgave helpt energie, lading en andere grootheden in de reacties te behouden en levert bewijs dat fusie plaatsvindt in het binnenste van sterren.
Fusie in sterren creëert elementen tot aan ijzer (Fe) door lichtere kernen te combineren. Daarentegen maken neutronenvangstreactions in supernovae zwaardere elementen dan ijzer, door gebruik te maken van een neutronenpuls wanneer zware sterren exploderen.