Úkol 3: JAK SE FORMUJÍ ELEMENTY HVĚZD

Plakátová forma původního obrazového cvičení je uvedena v Příloze 2.

Cíl úkolu

Vysvětlit a ilustrovat proces jaderných reakcí a to, jak dochází k záření hvězd.

Pomůcky

■ miska s menšími bonbóny typu marshmallow (nebo polystyrénové, resp. plastelínové kuličky), které mohou být jednobarevné nebo mohou mít různé barvy,
■ miska s těstovinami ve tvaru trubiček,
■ periodická tabulka chemických prvků.

Metodické pokyny pro učitele

V tomto cvičení uvidíte, jak se tvoří chemické prvky a odkud pochází záření hvězd.

1. Použijte periodickou tabulku chemických prvků. V tabulce najděte vodík H a helium He. Toto jsou prvky, které se v největším množství nacházejí ve hvězdách.

2. Vyberte jeden prvek (tedy bonbón nebo kuličku) z misky. Ať je to proton. Počet protonů v jádře závisí na tom, jaký to bude chemický prvek. Vodík má 1 proton. Kolik atomů vodíku potom znázorní bonbón/kulička? [Odpověď: Jeden]

3. Ať každý žák vezme dva bonbony, resp. dvě kuličky tak, aby znázorňovaly dvě vodíková jádra. Při jaderných reakcích se jádra obvykle spojují ve dvojicích.

4. Který prvek má ve svém jádru dva protony? Najděte ho v tabulce. [Odpověď: Helium]

5. Podívejme se, jak hvězda tvoří helium: Stiskněte bonbony, resp. kuličky ve své dlani. Předpokládejme, že vaše zaťaté pěsti představují jádro hvězdy. Tam jsou teplota a tlak tak vysoké, že atomy se pohybují velmi rychle a neustále se srážejí s jinými atomy. A tak se tedy někdy sloučí jádra dvou atomů.

(Pro starší žáky: Při takových vysokých tlacích a teplotách atomy v jádrech hvězd ztrácejí své elektronové náboje a sestávají pouze z jader/protony a neutrony/ a elektrony těchto skořápek se stávají nezávislými částicemi).

Jak si můžete představit slučování jader? Rozdrťte bonbony, resp. kuličky a vytvořte nové jádro. Toto je jaderná reakce! Dvě vodíková jádra se sloučila a vytvořila jádro nového prvku. Jak se jmenuje? [Odpověď: Helium]

6. Z misky vyberte jednu těstovinu. Ať je to jeden gama paprsek.

(Pro starší žáky: Ukažte na elektromagnetickém spektru, kde se nacházejí gama paprsky. Jaká je jejich energie v porovnání s jinými druhy záření? [Odpověď: Nejvyšší]).

Položte nové jádro na školní lavici a jednu těstovinu vedle něj. Takto vypadá schéma fúze dvou jader, které vytváří energii ve formě gama paprsku.

7. Vytvořte další jádro helia tím, že si vezmete další dva bonbóny a spojte je. Položte nové jádro na školní lavici. Co ještě potřebujete k dokončení tohoto procesu? [Odpověď: Gama paprsek (těstovinu)]. Jak se jmenuje tento proces? [Odpověď: Jaderná reakce].

8. Opakujte krok 7. Kolik jader máte nyní a kterému prvku patří? [Odpověď: Tři jádra hélia]. A kolik máte protonů? [Odpověď: Šest]

9. Vezměte dvě jádra helia a spojte je. Vyberte ještě jednu těstovinu. Jak se jmenuje to, co jste udělali? [Odpověď: Jaderná reakce].

10. Přidejte třetí jádro k slučujícím jádrům helia. Kolik protonů má nejnovější jádro? [Odpověď: Šest]. Co je to za prvek? Najděte ho a ukažte ho v periodické tabulce chemických prvků [Odpověď: Uhlík].

11. Pro starší žáky: V kroku 9, jak jste spojili dvě jádra helia, dostali jste jádro berylia Be (se čtyřmi protony v jádru). Berylium je poměrně nestabilní prvek a proto by se za méně než 1 sekundu rozpadl. Ale pokud k němu přidáme další jádro hélia, vytvoří se další, nový prvek (se 6 protony v jádru). Vědci nazývají jádra helia „alfa částicemi“ a proces tvorby uhlíku ze tří heliových jader – „trojitým alfa procesem“.