Komora chmurowa - radioaktywność w kosmicznym otoczeniu

Krótki opis:

Komory chmurowe to pudełka specjalnie wykonane do wykrywania naładowanych cząstek i promieniowania. W tym W tym ćwiczeniu, komora chmurowa jest używana do obserwacji cząstek alfa i beta, naładowanych produktów radioaktywnego rozpadu toru-232.

Uczniowie powinni być już wprowadzeni do pojęcia rozpadu promieniotwórczego i różnic między promieniowaniem alfa i beta. różnic między promieniowaniem alfa i beta.

Ten eksperyment pomoże uczniom w w zrozumieniu tego procesu poprzez fizyczną demonstrację rozpadu radioaktywnego.

Uczniowie będą obserwować smugi kondensacyjne które naładowane cząstki pozostawiają po sobie w komorze chmur. w komorze chmurowej i nauczą się identyfikować cząstki na podstawie właściwości śladów. Ślady pozostawione przez promienie kosmiczne mogą być widoczne w komorze chmurowej, co może stanowić punkt wyjścia do wprowadzenia promieni kosmicznych i ich odchylania przez pole magnetyczne Ziemi. przez pole magnetyczne Ziemi.

Uczniowie będą ćwiczyć obliczanie i pisanie równań rozpadu promieniotwórczego. równania rozpadu promieniotwórczego. Implikacje promieniowania dla PZE są omawiane, włączając negatywne negatywny wpływ promieniowania na obwody oraz wykorzystanie rozpadu radioaktywnego jako źródła energii.

Przedmiot: Nauka, chemia, fizyka
Cele nauczania:

  • Poznaj podstawowe cząstki i ich wzajemne oddziaływanie, w tym oddziaływania między cząstkami naładowanymi i pola magnetyczne
  • Zdefiniuj liczbę atomową i liczbę masową
  • Odkryj promieniowanie i rozpad promieniotwórczy oraz jak można je wykorzystać jako źródło energii dla statków kosmicznych
  • Zbadaj negatywny wpływ promieniowania jonizującego na elektronikę
  • poznać promienie kosmiczne, w tym ich oddziaływanie z atmosferą
  • Poprawa ogólnych umiejętności eksperymentalnych, w tym sprzętu w odpowiedni sposób oraz dokonywanie i zapisywanie obserwacji.
  • Przekazywanie i omawianie wyników, zadawanie odpowiednich pytań w celu poszerzyć zrozumienie i wiedzę na dany temat. przedmiotu.
  • Zastosuj wiedzę zdobytą w wyniku obserwacji eksperymentalnych do rozwiązywania problemów teoretycznych.


Zakres wiekowy:
14 - 18 lat

Czas
Przygotowanie: 5 minut na komorę chmurową
Lekcja: 1 godzina

Zasób dostępny w:
 Angielski, Francuskioraz Włoski.
Pobranie aktywności - EN
Ćwiczenie 1: Budowa komory chmurowej

W tym praktycznym eksperymencie uczniowie zbudują własną komorę chmurową, która pozwoli im obserwować rozpad promieniotwórczy toru-232, radioaktywnego izotopu toru.

Emisja alfa i emisja alfa i beta może być obserwowana w postaci smug kondensacyjnych (contrails) w oparach alkoholu w komorze, co pozwala nam lepiej zrozumieć
Sprzęt

Do przygotowania z wyprzedzeniem:
  • Średniej wielkości plastikowy zbiornik na ryby
    • Filc z klejem (lub zwykły filc i klej odpowiedni do filcu i plastiku)

Wykonanie doświadczenia:
  • Dwa pręty spawalnicze z torowanego wolframu (lub inne źródło alfa/beta)
  • Około 2,5 kg suchego lodu (stałego CO2)
  • 20 ml alkoholu izopropylowego, znanego również jako izopropanol (lub etanolu, jeśli jest niedostępny)
  • Plastikowe akwarium dla rybek z przymocowanym wcześniej filcem
  • Dwie metalowe tace (dobrze sprawdzają się blachy do pieczenia)
  • Jeden kawałek czarnej kartki lub laminowanego czarnego papieru (do wyłożenia tac, jeśli nie są ciemne)
  • Jedno lub dwa intensywne źródła światła (np. pasek świetlny LED, latarka lub światło projektora slajdów)
  • Kartka papieru do owinięcia wokół jednego pręta
  • Szpachla plakatowa lub klej wielokrotnego użytku
  • Pipeta
  • Termiczne rękawice ochronne
  • Okulary ochronne (jedna para na osobę)
Ćwiczenie 2: Sprawdź swoją wiedzę na temat rozpad promieniotwórczy

Na tych zajęciach uczniowie omówią tematy poruszane w fazie eksperymentalnej oraz wykonają zadania sprawdzające ich wiedzę.
Sprzęt

  • Arkusz roboczy dla uczniów wydrukowany dla każdego ucznia
  • Długopis/ołówek

Wiedziałeś?

Na Ziemi przed naładowanymi promieniami kosmicznymi chroni nas pole magnetyczne, magnetosfera, która jest wytwarzana przez ruch elementów magnetycznych w jądrze Ziemi. Pole magnetyczne rozciąga się na odległość prawie dwukrotnie większą niż odległość Księżyca, ale im dalej od Ziemi, tym jest ono słabsze, a więc ochrona przed jonizującymi cząstkami kosmicznymi jest mniejsza.

Misja NASA/ESA/ASI Cassini Huygens do Saturna musiała poradzić sobie z tym kosmicznym promieniowaniem kosmicznym, ponieważ zapuściła się daleko poza krawędź magnetosfery. Kiedy Cassini-Huygens dotarł do celu, był chroniony przez potężne pole magnetyczne Saturna.

Cassini-Huygens na Saturnie

Słowa kluczowe:

, , , ,