Cum să faci o cameră de nor

Deși nu o puteți vedea, radiațiile de fond sunt în jurul nostru. Sursele de radiație naturale (și inofensive) includ razele cosmice, degradarea radioactivă din elementele din roci și chiar degradarea radioactivă a elementelor din organismele vii. O cameră nor este un dispozitiv simplu care ne permite să vedem trecerea radiațiilor ionizante. Cu alte cuvinte, permite indirect observarea radiațiilor. Aparatul este cunoscut și sub numele de cameră de nori Wilson, în onoarea inventatorului său, fizicianul scoțian Charles Thomson Rees Wilson. Descoperirile făcute folosind o cameră de cloud și un dispozitiv aferent numit cameră cu bule au dus la descoperirea pozitronului din 1932, descoperirea muonului din 1936 și descoperirea kaonului din 1947.

Cum funcționează o cameră din cloud

Există diferite tipuri de camere cloud. Camera de tip difuz este cea mai ușoară construcție. Practic, dispozitivul este format dintr-un recipient sigilat care este încălzit pe partea de sus și rece pe partea de jos. Norul din interiorul containerului este format din vapori de alcool (de exemplu, metanol, alcool izopropilic). Partea superioară caldă a camerei vaporizează alcoolul. Vaporii se răcesc pe măsură ce cade și se condensează pe fundul rece. Volumul dintre partea de sus și de jos este un nor de vapori suprasaturați. Când o particulă încărcată energetic (radiația) trece prin vapori, lasă o urmă de ionizare. Moleculele de alcool și apă din vapori sunt polare, deci sunt atrase de particulele ionizate. Deoarece vaporii sunt suprasaturați, atunci când moleculele se apropie, ele se condensează în picături de ceață care se încadrează spre fundul recipientului. Calea traseului poate fi urmărită la originea sursei de radiație.

Creează-ți o cameră cloud de casă

Sunt necesare doar câteva materiale simple pentru a construi o cameră cloud:

• Recipient de sticlă sau plastic cu capac
• 99% alcool izopropilic
• Gheata uscata
• Recipient izolat (de exemplu, un răcitor de spumă)
• Material absorbant
• Foaie neagra
• Lanternă foarte luminoasă
• Bol mic cu apă caldă

Un recipient bun poate fi un borcan mare de unt de arahide gol. Alcoolul izopropilic este disponibil în majoritatea farmaciilor sub formă de alcool. Asigurați-vă că este 99% alcool. De asemenea, metanolul lucrează pentru acest proiect, dar este mult mai toxic. Materialul absorbant ar putea fi un burete sau o bucată de pâslă. O lanternă cu LED funcționează bine pentru acest proiect, dar puteți utiliza și lanterna de pe smartphone-ul dvs. De asemenea, veți dori ca telefonul dvs. să fie util pentru a face fotografii cu piesele din camera norului.

1. Începeți prin a umple o bucată de burete în fundul borcanului. Vă doriți o potrivire perfectă, astfel încât să nu cadă atunci când borcanul este inversat mai târziu. Dacă este necesar, un pic de argilă sau gumă poate ajuta la lipirea buretei la borcan. Evitați banda sau lipiciul, deoarece alcoolul îl poate dizolva.
2. Tăiați hârtia neagră pentru a acoperi interiorul capacului. Hârtia neagră elimină reflecția și este ușor absorbantă. Dacă hârtia nu rămâne pe loc când capacul este sigilat, lipiți-l pe capac folosind lut sau gumă. Puneți acum capacul căptușit cu hârtie.
3. Turnați alcool izopropilic în borcan, astfel încât buretele să fie complet saturat, dar nu există exces de lichid. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este să adăugați alcool până când există lichid și apoi turnați excesul.
4. Sigilați capacul borcanului.
5. Într-o cameră care poate fi complet întunecată (de exemplu, un dulap sau baie fără geamuri), turnați gheață uscată într-un răcor. Întoarceți borcanul cu capul în jos și așezați-l în jos pe gheața uscată. Dați borcanul aproximativ 10 minute să se răcească.
6. Setați un mic vas de apă caldă deasupra camerei de nori (pe fundul borcanului). Apa caldă încălzește alcoolul pentru a forma un nor de vapori.
7. În cele din urmă, opriți toate luminile. Luminați o lanternă prin partea laterală a camerei de nori. Veți vedea piese vizibile în nor în timp ce radiațiile ionizante intră și părăsesc borcanul.

Considerații de siguranță

• Chiar dacă alcoolul izopropilic este mai sigur decât metanolul, este totuși toxic dacă îl bei și este foarte inflamabil. Păstrați-l departe de o sursă de căldură sau flacără deschisă.
• Gheața uscată este suficient de rece pentru a provoca degerături la contact. Trebuie manipulat cu mănuși. De asemenea, nu depozitați gheața uscată într-un recipient sigilat, deoarece acumularea de presiune, întrucât solidul se sublimează în gaz poate provoca o explozie.

Lucruri de încercat

• Dacă aveți o sursă radioactivă, așezați-o lângă camera norului și vedeți efectul radiației crescute. Unele materiale cotidiene sunt radioactive, cum ar fi nucile braziliene, bananele, litiera de pisică de lut și sticla cu vaselină.
• O cameră cloud oferă o oportunitate excelentă de a testa metodele de protecție împotriva radiațiilor. Plasați diferite materiale între sursa radioactivă și camera de nor. Exemple ar putea include un baggie cu apă, o bucată de hârtie, mâna ta și o foaie de metal. Ceea ce este cel mai bun la protejarea împotriva radiațiilor?
• Încercați să aplicați un câmp magnetic camerei de nor. Particulele încărcate pozitive și negative se vor curba în direcții opuse ca răspuns la câmp.

Camera de nor față de camera cu bule

O cameră cu bule este un alt tip de detector de radiații bazat pe același principiu ca și camera de nor. Diferența este că camerele cu bule au folosit lichid supraîncălzit și nu vapori suprasaturați. O cameră cu bule se realizează prin umplerea unui cilindru cu un lichid chiar deasupra punctului său de fierbere. Cel mai frecvent lichid este hidrogenul lichid. De obicei, un câmp magnetic este aplicat pe cameră, astfel încât radiația ionizantă să călătorească pe o cale spirală în funcție de viteza și raportul sarcină-masă. Camerele cu bule pot fi mai mari decât camerele de nori și pot fi folosite pentru a urmări particule mai energice.