A radiação que recebemos do Sol é causada pela energia liberada durante as reações nucleares na estrela. O principal combustível nuclear do Sol são núcleos de hidrogênio (um próton), que são fundidos para produzir núcleos de hélio (dois prótons e dois nêutrons). Nesta atividade, os alunos criarão um diagrama que mostra como os núcleos de hidrogênio se fundem para produzir núcleos de hélio e energia.
Durante o primeiro estágio do processo, dois prótons se fundem para formar um par de prótons e nêutrons, conhecido como hidrogênio-2, ou deutério. Isso libera um neutrino e um pósitron. Outro próton se funde ao núcleo de deutério, criando um duplo trono de prótons e nêutrons, conhecido como Hélio-3, que também libera um pósitron. Quando um núcleo de hélio-3 se funde com outro núcleo de hélio-3, um núcleo de hélio (He-4) é formado, liberando dois prótons. Em cada estágio dessa reação, a energia é liberada.
Todos os elementos até o ferro (Fe) são criados durante as reações de fusão nas estrelas. Elementos mais pesados que o ferro são criados em explosões de supernovas em uma reação chamada reações de captura de nêutrons.
Para desafiar os alunos mais avançados, faça-os pensar em por que neutrinos e pósitrons são liberados em cada estágio. Para os alunos que precisam de suporte, recorte o storyboard de exemplo completo e peça que eles juntem as peças na ordem correta. Outra idéia é fazer com que seus alunos façam diferentes visualizações descritivas de diferentes reações de fusão, como a fusão de núcleos de hélio para produzir núcleos de carbono.
(Essas instruções são totalmente personalizáveis. Depois de clicar em "Copiar atividade", atualize as instruções na guia Editar da tarefa.)
Crie um storyboard para mostrar como os núcleos de hidrogênio são fundidos para produzir núcleos de hélio e energia. Esta é uma reação nuclear muito importante que acontece dentro de estrelas como o sol.
Envolva os alunos simulando fusão de hidrogênio usando materiais simples de sala de aula. Experiências práticas ajudam os aprendizes a visualizarem como prótons se combinam para formar hélio e liberar energia.
Colete itens como bolas coloridas, círculos de papel ou blocos de construção para representar prótons, nêutrons e elétrons. Propriedades visuais tornam processos nucleares abstratos tangíveis para os estudantes.
Organize os estudantes em pequenos grupos, dando a cada membro um cartão de partícula (próton, nêutron, pósitron, neutrino ou fóton). Jogos de papel trazem os passos da fusão à vida e incentivam a participação.
Guie os estudantes enquanto eles combinam e rearranjam fisicamente seus objetos para imitar reações de fusão—fundindo prótons, criando deutério, formando hélio-3 e produzindo hélio-4. Pare após cada etapa para identificar o que é liberado (energia, pósitron, neutrinos).
Facilite uma conversa sobre o que os estudantes observaram, focando em como energia e novos elementos são criados nas estrelas. Conectar a simulação à astrofísica real aprofunda a compreensão e retenção.
Fusão de hidrogênio é o processo onde núcleos de hidrogênio (prótons) se combinam para formar núcleos de hélio dentro das estrelas, como o Sol. Essa reação libera grandes quantidades de energia, que alimenta as estrelas e fornece a luz e calor essenciais para a vida na Terra.
Os estudantes podem criar um quadro de história mostrando cada etapa da fusão de núcleos de hidrogênio em hélio. Use formas para partículas, setas para reações e inclua uma chave para explicar os símbolos. Destaque a liberação de energia, neutrinos e pósitrons em cada etapa.
As principais etapas são: 1) Dois prótons se fundem para formar deutério, liberando um neutrino e um pósitron; 2) Deutério se funde com outro próton para formar hélio-3, liberando um pósitron; 3) Dois núcleos de hélio-3 se combinam para formar hélio-4, liberando dois prótons. Energia é liberada em cada estágio.
Neutrinos e pósitrons são subprodutos do processo de fusão nuclear. Sua liberação ajuda a conservar energia, carga e outras quantidades nas reações, além de fornecer evidências de que a fusão está acontecendo dentro das estrelas.
A fusão em estrelas cria elementos até ferro (Fe) combinando núcleos mais leves. Em contraste, reações de captura de nêutrons em supernovas produzem elementos mais pesados que o ferro, usando um surto de nêutrons quando estrelas massivas explodem.