Hoe een Cloud Chamber te maken

Maak een Cloud Chamber om straling te detecteren

Hoewel je het niet kunt zien, is achtergrondstraling overal om ons heen. Natuurlijke (en onschadelijke) bronnen van straling omvatten kosmische straling , radioactief verval van elementen in rotsen en zelfs radioactief verval van elementen in levende organismen. Een wolkkamer is een eenvoudig apparaat waarmee we de doorgang van ioniserende straling kunnen zien. Met andere woorden, het maakt indirecte waarneming van straling mogelijk. Het apparaat is ook bekend als een Wilson-wolkkamer, ter ere van zijn uitvinder, de Schotse natuurkundige Charles Thomson Rees Wilson.

Ontdekkingen gemaakt met behulp van een wolkkamer en een gerelateerd apparaat, een bellenkamer, leidde tot de ontdekking van het positron in 1932, de ontdekking van het muon in 1936 en de ontdekking van de kaon in 1947.

Hoe een Cloud Chamber werkt

Er zijn verschillende soorten wolkkamers. De diffusietype wolkkamer is het gemakkelijkst te construeren. Kortom, het apparaat bestaat uit een verzegelde container die aan de bovenkant warm is gemaakt en koud aan de onderkant. De wolk in de container is gemaakt van alcoholdamp (bijv. Methanol, isopropylalcohol). Het warme bovenste gedeelte van de kamer verdampt de alcohol. De damp koelt af terwijl hij valt en condenseert op de koude bodem. Het volume tussen de boven- en onderkant is een wolk van oververzadigde damp. Wanneer een energetisch geladen deeltje ( de straling ) door de damp gaat, laat het een ionisatiespoor achter. De alcohol- en watermoleculen in de damp zijn polair , dus ze worden aangetrokken door geïoniseerde deeltjes.

Omdat de damp oververzadigd is, condenseren de moleculen in dichte nevelige druppels die naar de bodem van de container vallen. Het pad van het pad kan worden teruggevoerd naar de oorsprong van de stralingsbron.

Maak een huiskamer met zelfgemaakte wolken

Er zijn slechts een paar eenvoudige materialen nodig om een ​​wolkkamer te bouwen:

Een goede container kan een grote lege pindakaaspot zijn. Isopropylalcohol is in de meeste apotheken verkrijgbaar als ontsmettingsalcohol . Zorg ervoor dat het 99% alcohol is. Methanol werkt ook voor dit project, maar het is veel meer toxisch. Het absorberende materiaal kan een spons of stuk vilt zijn. Een LED-zaklamp werkt goed voor dit project, maar u kunt ook de zaklamp op uw smartphone gebruiken. Je wilt ook dat je telefoon bij de hand is om foto's te maken van de tracks in de cloudkamer.

  1. Begin met het vullen van een stuk spons in de bodem van de pot. U wilt een goede pasvorm zodat deze niet valt als de pot later wordt omgekeerd. Indien nodig kan een beetje klei of kauwgom helpen om de spons in de pot te doen. Vermijd plakband of lijm, omdat de alcohol het kan oplossen.
  2. Knip het zwarte papier uit om de binnenkant van het deksel te bedekken. Zwart papier elimineert reflectie en is enigszins absorberend. Als het papier niet op zijn plaats blijft wanneer het deksel is verzegeld, plak het dan op het deksel met behulp van klei of kauwgom. Leg het met papier beklede deksel nu opzij.
  3. Giet isopropylalcohol in de pot, zodat de spons volledig verzadigd is, maar er is geen overtollige vloeistof. De eenvoudigste manier om dit te doen is om alcohol toe te voegen totdat er vloeistof is en giet dan het overtollige uit.
  1. Sluit het deksel van de pot.
  2. In een kamer die volledig donker kan worden gemaakt (bijv. Een kast of badkamer zonder ramen), giet u droogijs in een koeler. Draai de pot ondersteboven en plaats het deksel op het droge ijs. Geef de pot ongeveer 10 minuten om te koelen.
  3. Zet een kleine schaal met warm water op de wolkekamer (op de bodem van de pot). Het warme water verwarmt de alcohol tot een wolk van damp.
  4. Schakel tot slot alle lichten uit. Schijn een zaklantaarn door de zijkant van de wolkkamer. Je ziet zichtbare sporen in de wolk wanneer ioniserende straling binnenkomt en de pot verlaat.

Veiligheidsoverwegingen

Dingen om te proberen

Cloud Chamber versus Bubble Chamber

Een bellenkamer is een ander type stralingsdetector op basis van hetzelfde principe als de wolkkamer. Het verschil is dat bubbelkamers oververhitte vloeistof gebruikten in plaats van oververzadigde damp. Een bellenkamer wordt gemaakt door een cilinder te vullen met een vloeistof net boven het kookpunt. De meest voorkomende vloeistof is vloeibare waterstof. Gewoonlijk wordt een magnetisch veld op de kamer aangebracht zodat ioniserende straling in een spiraalvormig pad beweegt volgens zijn snelheid en lading-tot-massaverhouding. Bubbelkamers kunnen groter zijn dan wolkkamers en kunnen worden gebruikt om meer energetische deeltjes te volgen.