Strålningen vi får från solen orsakas av den energi som frigörs under kärnreaktioner i stjärnan. Solens huvudsakliga kärnbränsle är vätekärnor (en proton), som smälts samman för att producera heliumkärnor (två protoner och två neutroner). I den här aktiviteten kommer eleverna att skapa ett diagram som visar hur vätekärnor smälter samman för att producera heliumkärnor och energi.
Under det första steget i processen smälter två protoner samman för att bilda ett proton- och neutronpar, känt som väte-2, eller deuterium. Detta frigör en neutrino och en positron. En annan proton smälter samman med deuteriumkärnan och skapar en dubbel proton, neutrontriplett, känd som Helium-3, som också släpper en positron. När en Helium-3-kärna smälter samman med en annan Helium-3-kärna, bildas en Helium (He-4) -kärna som frigör två protoner. Vid varje steg i denna reaktion frigörs energi.
Alla element upp till järn (Fe) skapas under fusionsreaktioner i stjärnor. Element som är tyngre än järn skapas i supernovaexplosioner i en reaktion som kallas neutronfångningsreaktioner.
För att utmana mer avancerade studenter, låt dem fundera på varför neutrinoer och positroner släpps i varje steg. För elever som behöver stöd kan du klippa i det ifyllda storyboardet och låta dem sätta ihop bitarna i rätt ordning. En annan idé är att låta dina elever göra olika beskrivande visualiseringar av olika fusionsreaktioner, såsom fusion av heliumkärnor för att göra kolkärnor.
(Dessa instruktioner är helt anpassningsbara. När du har klickat på "Kopiera aktivitet", uppdatera instruktionerna på fliken Redigera i uppgiften.)
Skapa en storyboard för att visa hur vätekärnor smälter samman för att producera heliumkärnor och energi. Detta är en mycket viktig kärnreaktion som inträffar i stjärnor som solen.
Engagera eleverna genom att simulera vätefusion med enkla klassrumsmaterial. Praktiska erfarenheter hjälper elever att visualisera hur protoner kombineras för att bilda helium och frigöra energi.
Samla föremål som färgade bollar, papper cirklar eller byggklossar för att representera protoner, neutroner och elektroner. Visuella rekvisita gör abstrakta kärnprocesser konkreta för eleverna.
Organisera eleverna i små grupper, där varje medlem får ett partikelkort (proton, neutron, positron, neutrino eller foton). Rollspel ger liv åt fusionens steg och uppmuntrar deltagande.
Led eleverna att fysiskt kombinera och omorganisera sina rekvisita för att efterlikna fusion — sammanfoga protoner, skapa deuterium, bilda helium-3 och producera helium-4. Pausa efter varje steg för att identifiera vad som frigörs (energi, positroner, neutrinoer).
Facilitera ett samtal om vad eleverna observerade, med fokus på hur energi och nya element skapas i stjärnor. Förbind simuleringen med verklig astrofysik för att fördjupa förståelsen och minnet.
Vätefusion är processen där vätekärnor (protoner) kombineras för att bilda heliumkärnor inuti stjärnor, som Solen. Denna reaktion frigör stora mängder av energi, som driver stjärnor och ger det ljus och värme, som är avgörande för liv på jorden.
Elever kan skapa ett storyboard-diagram som visar varje steg av vätekärnor som fusioneras till helium. Använd former för partiklar, pilar för reaktioner och inkludera en nyckel för att förklara symboler. Framför allt, visa frigörandet av energi, neutrinoer och positroner i varje steg.
Huvudstegen är: 1) Två protoner fusionerar för att bilda deuterium, vilket frigör en neutrino och ett positron; 2) Deuterium fusionerar med ytterligare en proton för att bilda helium-3, vilket frigör ett positron; 3) Två helium-3-kärnor fusionerar för att bilda helium-4, vilket frigör två protoner. Energi frigörs i varje steg.
Neutrinoer och positroner är biprodukter av kärnfusionsprocessen. Deras frigivelse hjälper till att bevara energi, laddning och andra kvantiteter i reaktionerna, och de ger bevis för att fusion sker inuti stjärnor.
Fusion i stjärnor skapar grundämnen upp till järn (Fe) genom att kombinera lättare kärnor. I kontrast gör neutronfångstreaktioner i supernovae att tyngre grundämnen än järn bildas, med hjälp av en neutronstorm när massiva stjärnor exploderar.