Come creare una camera cloud

Sebbene non sia possibile vederlo, la radiazione di fondo è tutt'intorno a noi. Le fonti di radiazione naturali (e innocue) comprendono i raggi cosmici, il decadimento radioattivo dagli elementi nelle rocce e persino il decadimento radioattivo dagli elementi negli organismi viventi. Una camera a nuvola è un semplice dispositivo che ci consente di vedere il passaggio delle radiazioni ionizzanti. In altre parole, consente indiretto osservazione delle radiazioni. Il dispositivo è anche noto come una camera a nuvola Wilson, in onore del suo inventore, il fisico scozzese Charles Thomson Rees Wilson. Le scoperte fatte usando una camera a nuvola e un dispositivo correlato chiamato camera a bolle portarono alla scoperta del positrone del 1932, alla scoperta del muone del 1936 e alla scoperta del kaon del 1947.

Come funziona una camera cloud

Esistono diversi tipi di camere cloud. La camera a nuvola di tipo a diffusione è la più semplice da costruire. Fondamentalmente, il dispositivo è costituito da un contenitore sigillato che viene riscaldato nella parte superiore e freddo nella parte inferiore. La nuvola all'interno del contenitore è costituita da vapore di alcol (ad es. Metanolo, alcool isopropilico). La parte superiore calda della camera vaporizza l'alcool. Il vapore si raffredda mentre cade e si condensa sul fondo freddo. Il volume tra la parte superiore e inferiore è una nuvola di vapore sovrasaturo. Quando una particella carica di energia (la radiazione) attraversa il vapore, lascia una scia di ionizzazione. Le molecole di alcol e acqua nel vapore sono polari, quindi sono attratte da particelle ionizzate. Poiché il vapore è sovrasaturato, quando le molecole si avvicinano, si condensano in goccioline nebbiose che cadono verso il fondo del contenitore. Il percorso della traccia può essere ricondotto all'origine della sorgente di radiazione.

Crea una camera nuvola fatta in casa

Sono necessari solo pochi materiali semplici per costruire una camera a nuvola:

• Contenitore in vetro trasparente o plastica con coperchio
• Alcool isopropilico al 99%
• Ghiaccio secco
• Contenitore isolato (ad es. Un dispositivo di raffreddamento della schiuma)
• Materiale assorbente
• Carta nera
• Torcia molto luminosa
• Ciotolina di acqua calda

Un buon contenitore potrebbe essere un grande barattolo vuoto di burro di arachidi. L'alcool isopropilico è disponibile nella maggior parte delle farmacie come alcool. Assicurati che sia alcool al 99%. Anche il metanolo funziona per questo progetto, ma è molto più tossico. Il materiale assorbente potrebbe essere una spugna o un pezzo di feltro. Una torcia a LED funziona bene per questo progetto, ma puoi anche usare la torcia sul tuo smartphone. Ti consigliamo inoltre di tenere il telefono a portata di mano per scattare foto delle tracce nella camera cloud.

1. Inizia riempiendo un pezzo di spugna sul fondo del barattolo. Vuoi una perfetta aderenza in modo che non cada quando il vaso viene invertito in seguito. Se necessario, un po 'di argilla o gomma può aiutare ad attaccare la spugna al barattolo. Evitare nastro o colla, poiché l'alcool potrebbe dissolverlo.
2. Taglia la carta nera per coprire l'interno del coperchio. La carta nera elimina i riflessi ed è leggermente assorbente. Se la carta non rimane in posizione quando il coperchio è sigillato, incollarlo sul coperchio con argilla o gomma. Per ora, metti da parte il coperchio foderato di carta.
3. Versare alcool isopropilico nel barattolo in modo che la spugna sia completamente satura, ma non c'è liquido in eccesso. Il modo più semplice per farlo è aggiungere alcol fino a quando non c'è liquido e quindi versare l'eccesso.
4. Sigilla il coperchio del barattolo.
5. In una stanza che può essere resa completamente buia (ad esempio un armadio o un bagno senza finestre), versa il ghiaccio secco in un frigorifero. Capovolgi il barattolo e posizionalo sul ghiaccio secco. Lascia raffreddare il barattolo per circa 10 minuti.
6. Posizionare un piccolo piatto di acqua calda sulla parte superiore della camera a nuvola (sul fondo del barattolo). L'acqua calda riscalda l'alcool per formare una nuvola di vapore.
7. Infine, spegni tutte le luci. Accendi una torcia attraverso il lato della camera a nuvola. Vedrai tracce visibili nella nuvola quando le radiazioni ionizzanti entrano ed escono dal vaso.

Considerazioni sulla sicurezza

• Anche se l'alcool isopropilico è più sicuro del metanolo, è comunque tossico se lo bevi ed è altamente infiammabile. Tenerlo lontano da fonti di calore o fiamme libere.
• Il ghiaccio secco è abbastanza freddo da causare congelamento al contatto. Dovrebbe essere maneggiato con i guanti. Inoltre, non conservare il ghiaccio secco in un contenitore sigillato, poiché l'accumulo di pressione mentre il solido si sublima in gas può provocare un'esplosione.

Cose da provare

• Se hai una sorgente radioattiva, posizionala vicino alla camera della nuvola e osserva l'effetto dell'aumento della radiazione. Alcuni materiali di uso quotidiano sono radioattivi, come noci del Brasile, banane, lettiera di argilla e vetro di vaselina.
• Una camera a nuvola offre un'eccellente opportunità per testare metodi di schermatura contro le radiazioni. Posiziona materiali diversi tra la tua sorgente radioattiva e la camera a nuvola. Gli esempi potrebbero includere un sacco di acqua, un pezzo di carta, la mano e un foglio di metallo. Quale è il migliore per proteggere dalle radiazioni?
• Prova ad applicare un campo magnetico sulla camera della nuvola. Le particelle cariche positive e negative si curveranno in direzioni opposte in risposta al campo.

Camera nuvola contro camera bolla

Una camera a bolle è un altro tipo di rilevatore di radiazioni basato sullo stesso principio della camera a nuvola. La differenza è che le camere a bolle hanno usato liquido surriscaldato anziché vapore sovrasaturato. Una camera a bolle viene creata riempiendo un cilindro con un liquido appena sopra il suo punto di ebollizione. Il liquido più comune è l'idrogeno liquido. Di solito, un campo magnetico viene applicato alla camera in modo che la radiazione ionizzante viaggi in un percorso a spirale in base alla sua velocità e al rapporto carica-massa. Le camere a bolle possono essere più grandi delle camere a nuvola e possono essere utilizzate per tracciare particelle più energiche.