Wolkenkamer - radioactiviteit in een kosmische omgeving

Korte beschrijving:

Wolkenkamers zijn dozen die speciaal gemaakt zijn om geladen deeltjes en straling te detecteren. In deze activiteit wordt een wolkenkamer gebruikt om alfa- en betadeeltjes, de geladen producten van het radioactieve verval van thorium-232, te observeren.

De leerlingen moeten al kennis hebben gemaakt met met het begrip radioactief verval en de verschillen tussen alfa- en bètastraling.

Dit experiment zal het begrip van de leerlingen vergroten door een fysieke demonstratie van radioactief verval.

Leerlingen observeren de condensatiesporen die geladen deeltjes achterlaten in hun kielzog in een wolkenkamer, en leren de deeltjes te identificeren op basis van de eigenschappen van de sporen. Sporen van kosmische straling zijn te zien in de wolkenkamer, wat een startpunt kan zijn voor de introductie van kosmische straling en de afbuiging ervan door het magnetisch veld van de aarde.

De leerlingen oefenen in het berekenen en schrijven van radioactieve vervalvergelijkingen. Implicaties van straling voor ESA worden besproken, waaronder de negatieve effecten van straling op circuits, en het gebruik van radioactief verval als energiebron.

Onderwerp: Wetenschap, Scheikunde, Natuurkunde
Leerdoelen:

  • Leer over fundamentele deeltjes en hoe ze op elkaar inwerken, inclusief de interacties tussen geladen deeltjes en magnetische velden
  • Definieer atoomnummer en massagetal
  • Ontdek straling en radioactief verval, en hoe het kan worden gebruikt als energiebron voor ruimtevaartuigen
  • Onderzoek de negatieve effecten van ioniserende straling op elektronica
  • Leer over kosmische straling en de interactie met de atmosfeer
  • Verbeter de algemene experimentele vaardigheden, waaronder het gebruik van apparatuur en het doen en vastleggen van waarnemingen.
  • Communiceer en bespreek resultaten, stel relevante vragen om het begrip en de kennis van een onderwerp te vergroten.
  • Pas kennis toe die is opgedaan door experimentele observaties om theoretische problemen op te lossen.


Leeftijdscategorie:
14 - 18 jaar oud

Tijd
Voorbereiding: 5 minuten per wolkenkamer
Les: 1 uur

Beschikbaar in:
 Engels, Fransen Italiaans.
Download activiteit - NL
Activiteit 1: Een wolkenkamer bouwen

In dit praktische experiment bouwen de leerlingen hun eigen wolkenkamer, zodat ze het radioactieve verval van thorium-232, een radioactieve thoriumisotoop, kunnen observeren.

De alfa- en bèta-emissies kunnen worden waargenomen in de vorm van condensatiesporen (contrails) in de alcoholdamp in de kamer, waardoor we ze beter kunnen zien.
Apparatuur

Om vooraf voor te bereiden:
  • Middelgroot plastic aquarium
    • Vilt met lijmlaag (of gewoon vilt en lijm geschikt voor vilt en plastic)

Om het experiment uit te voeren:
  • Twee lasstaven van thoriumwolfraam (of een andere alfa/bètabron)
  • Ongeveer 2,5 kg droogijs (vaste CO2)
  • 20 ml isopropylalcohol, ook bekend als isopropanol (of ethanol als dit niet beschikbaar is)
  • Een plastic aquarium met vooraf bevestigd vilt
  • Twee metalen bakjes (bakplaten werken goed)
  • Een stuk zwart karton of gelamineerd zwart papier (om bakjes te bekleden als ze niet donker zijn)
  • Een of twee intense lichtbronnen (bv. een LED-lichtstrip, zaklamp of diaprojectorlamp)
  • Een vel papier om rond een hengel te wikkelen
  • Posterplamuur of herbruikbare lijm
  • Een pipet
  • Thermische handschoenen
  • Veiligheidsbril (één paar per persoon)
Activiteit 2: Test je kennis over radioactief verval

In deze activiteit zullen de leerlingen de onderwerpen bespreken die in de experimentele fase zijn onderzocht, en activiteiten uitvoeren om hun kennis te testen.
Apparatuur

  • Werkblad voor elke leerling
  • Pen/potlood

Wist je dat?

Op aarde worden we beschermd tegen geladen kosmische straling door een magnetisch veld, de magnetosfeer, dat wordt opgewekt door de beweging van magnetische elementen in de kern van de aarde. Het magnetisch veld strekt zich bijna twee keer zo ver uit als de maan, maar hoe verder van de Aarde, hoe zwakker het is en dus is er minder bescherming tegen ioniserende ruimtedeeltjes.

De NASA/ESA/ASI Cassini Huygens missie naar Saturnus kreeg te maken met deze kosmische straling terwijl hij zich ver voorbij de rand van de magnetosfeer waagde. Toen Cassini-Huygens eenmaal zijn bestemming had bereikt, werd hij beschermd door Saturnus' eigen krachtige magnetische veld.

Cassini-Huygens bij Saturnus

Trefwoorden:

, , , ,