Comment faire une chambre cloud

Bien que vous ne puissiez pas le voir, le rayonnement de fond est tout autour de nous. Les sources de rayonnement naturelles (et inoffensives) comprennent les rayons cosmiques, la désintégration radioactive des éléments des roches et même la désintégration radioactive des éléments des organismes vivants. Une chambre nuageuse est un appareil simple qui nous permet de voir le passage des rayonnements ionisants. En d'autres termes, cela permet indirect observation des radiations. L'appareil est également connu sous le nom de chambre à nuages Wilson, en l'honneur de son inventeur, le physicien écossais Charles Thomson Rees Wilson. Les découvertes faites à l'aide d'une chambre à nuage et d'un appareil connexe appelé chambre à bulles ont conduit à la découverte en 1932 du positron, à la découverte en 1936 du muon et à la découverte en 1947 du kaon.

Comment fonctionne une chambre cloud

Il existe différents types de chambres nuageuses. La chambre à nuage de type diffusion est la plus facile à construire. Fondamentalement, l'appareil se compose d'un récipient scellé qui est réchauffé sur le dessus et froid sur le fond. Le nuage à l'intérieur du récipient est fait de vapeur d'alcool (par exemple, méthanol, alcool isopropylique). La partie supérieure chaude de la chambre vaporise l'alcool. La vapeur se refroidit en tombant et se condense sur le fond froid. Le volume entre le haut et le bas est un nuage de vapeur sursaturée. Lorsqu'une particule chargée d'énergie (le rayonnement) traverse la vapeur, elle laisse une traînée d'ionisation. Les molécules d'alcool et d'eau dans la vapeur sont polaires, elles sont donc attirées par les particules ionisées. Parce que la vapeur est sursaturée, lorsque les molécules se rapprochent, elles se condensent en gouttelettes brumeuses qui tombent vers le fond du récipient. Le chemin du sentier peut être retracé jusqu'à l'origine de la source de rayonnement.

Faire une chambre de nuage maison

Seuls quelques matériaux simples sont nécessaires pour construire une chambre à nuage:

Récipient en verre ou en plastique transparent avec couvercle
Alcool isopropylique à 99%
Glace carbonique
Récipient isolé (par exemple, un refroidisseur de mousse)
Matériau absorbant
Papier noir
Lampe de poche très lumineuse
Petit bol d'eau tiède

Un bon récipient pourrait être un grand pot de beurre d'arachide vide. L'alcool isopropylique est disponible dans la plupart des pharmacies sous forme d'alcool à friction. Assurez-vous qu'il s'agit d'alcool à 99%. Le méthanol fonctionne également pour ce projet, mais il est beaucoup plus toxique. Le matériau absorbant pourrait être une éponge ou un morceau de feutre. Une lampe de poche LED fonctionne bien pour ce projet, mais vous pouvez également utiliser la lampe de poche sur votre smartphone. Vous voudrez également que votre téléphone soit à portée de main pour prendre des photos des pistes dans la chambre des nuages.

Commencez par farcir un morceau d'éponge dans le fond du pot. Vous voulez un ajustement serré afin qu'il ne tombe pas lorsque le pot est inversé plus tard. Si nécessaire, un peu d'argile ou de gomme peut aider à coller l'éponge au pot. Évitez le ruban adhésif ou la colle, car l'alcool peut le dissoudre.
Coupez le papier noir pour couvrir l'intérieur du couvercle. Le papier noir élimine les reflets et est légèrement absorbant. Si le papier ne reste pas en place lorsque le couvercle est scellé, collez-le sur le couvercle à l'aide d'argile ou de gomme. Mettez le couvercle doublé de papier de côté pour l'instant.
Versez de l'alcool isopropylique dans le pot afin que l'éponge soit complètement saturée, mais qu'il n'y ait pas d'excès de liquide. La façon la plus simple de le faire est d'ajouter de l'alcool jusqu'à ce qu'il y ait du liquide, puis de verser l'excédent.
Scellez le couvercle du pot.
Dans une pièce qui peut être complètement sombre (par exemple, un placard ou une salle de bain sans fenêtres), versez de la glace carbonique dans une glacière. Retournez le pot à l'envers et placez-le sur la glace sèche. Donnez au pot environ 10 minutes pour refroidir.
Placez un petit plat d'eau tiède sur le dessus de la chambre à nuages (sur le fond du pot). L'eau chaude chauffe l'alcool pour former un nuage de vapeur.
Enfin, éteignez toutes les lumières. Faites briller une lampe de poche sur le côté de la chambre à nuages. Vous verrez des traces visibles dans le nuage lorsque le rayonnement ionisant entre et sort du pot.

Considérations de sécurité

Même si l'alcool isopropylique est plus sûr que le méthanol, il est toujours toxique si vous le buvez et il est hautement inflammable. Tenez-le éloigné d'une source de chaleur ou d'une flamme nue.
La glace carbonique est suffisamment froide pour provoquer des gelures au contact. Il doit être manipulé avec des gants. De plus, ne stockez pas de glace carbonique dans un récipient scellé, car l'accumulation de pression alors que le solide se sublime en gaz peut provoquer une explosion.

Choses à essayer

Si vous avez une source radioactive, placez-la près de la chambre à nuages et voyez l'effet de l'augmentation du rayonnement. Certains matériaux de tous les jours sont radioactifs, comme les noix du Brésil, les bananes, la litière d'argile pour chat et le verre de vaseline.
Une chambre nuageuse offre une excellente occasion de tester des méthodes de protection contre les radiations. Placez différents matériaux entre votre source radioactive et la chambre à nuages. Les exemples peuvent inclure un sac d'eau, un morceau de papier, votre main et une feuille de métal. Quelle est la meilleure protection contre les radiations?
Essayez d'appliquer un champ magnétique à la chambre à nuages. Les particules chargées positives et négatives se courberont dans des directions opposées en réponse au champ.

Chambre de nuage contre chambre à bulles

Une chambre à bulles est un autre type de détecteur de rayonnement basé sur le même principe que la chambre à nuage. La différence est que les chambres à bulles utilisent du liquide surchauffé plutôt que de la vapeur sursaturée. Une chambre à bulles est faite en remplissant un cylindre avec un liquide juste au-dessus de son point d'ébullition. L'hydrogène liquide est le liquide le plus courant. Habituellement, un champ magnétique est appliqué à la chambre afin que le rayonnement ionisant se déplace dans un chemin en spirale en fonction de sa vitesse et de son rapport charge / masse. Les chambres à bulles peuvent être plus grandes que les chambres à nuages et peuvent être utilisées pour suivre des particules plus énergétiques.

Science