Czy można zobaczyć promieniowanie jonizujące???

Andrzej_K

Tytuł Postu trochę przekorny, gdyż oczywiście się bezpośrednio naszymi zmysłami nie da, ale w specjalnych warunkach efekt jonizacji par wody lub lepiej par alkoholu jak najbardziej!

Na początku XX w., Ch.Wilson zbudował komorę kondensacyjną (lub jak kto woli komorę mgłową lub komorą Wilsona). Wykorzystuje się tu zjawisko kondensacji tzw.nasyconej lub przesyconej pary w wyniku przechłodzenia jej. Zarodkami kondensacji mogą być np. cząstki pyłu zaś w szczelnej komorze oczywiście są to jony, które choć bardzo szybko ulegają rekombinacji, to przez moment pozwalają na zajście kondensacji pary (podobnie tworzą się smugi za spalinami samolotu lecącego na dużej wysokości — aczkolwiek tamte smugi te są trwalsze, bo ulegają dodatkowo zamarznięciu w chmurę Cirrocumulus)
Natomiast w komorze Wilsona te krótkotrwałe ślady zarodków kondensacji odzwierciedlają kierunek lotu cząstki lub fotonu promieniowania jonizującego, a w polu magnetycznym łatwiej jest m.in. rozpoznać ich rodzaj...

W latach 50. ub.w. wynaleziono inną wersję tej komory zwanej komorą pęcherzykową, gdzie jako medium używano ciekłego: wodoru, deuteru a nawet helu! Obecnie rolę tego typu komór zastąpiły detektory pozycjoczułe...

Tutaj jest to i owo o historii wynalazku:
http://www-outreach.phy.cam.ac.uk/camph ... er11_1.htm

Wracając jednak do pierwszego typu komory, to okazuje się że obserwowany/fotografowany w nich kształt toru może też powiedzieć coś o typie cząstki:

ślady po fotonach gamma odzwierciedlają zwykle krótkie nitkowate struktury, są to ślady po rozproszonych powolnych elektronach w zjawisku Comptona — same fotony gamma nie są odchylane w polu magnetycznym
cienkie prostoliniowe linie generują lekkie wysokoenergetyczne energetyczne cząstki takie jak beta — gdy komora Wilsona jest w polu magnetycznym są one zakrzywione.
Ciekawostka: tym sposobem odkryto przewidzianą wcześniej teoretycznie antycząstkę elektronu, gdyż w polu magnetycznym odchyla się w ten sam sposób jak elektron, tylko że w przeciwną stronę...
ślady po ciężkich cząstkach, takich jak alfa są krótsze i dużo grubsze, a niektóre z nich na końcu rozwidlone w wyniku sprężystych zderzeń tychże cząstek z atomami w powietrzu — w polu magnetycznym też ulegają zakrzywieniu, ale w dużo mniejszym stopniu (mają większą bezwładność, z uwagi na 7294× większą masę spoczynkową od cząstki beta)

Zbudowanie komory pęcherzykowej jest z oczywistych względów niemożliwe w domowych warunkach, również komora wykorzystująca skraplanie pary wodnej, przy obniżonym ciśnieniu też jest dosyć trudne. Musi być ono obniżone znacznie:

Ciśnienie pary wodnej nasyconej w zależności od temperatury

Kod:

Temp.         Ciśnienie
°C    [mm Hg]   [Pa]   [bar]
100   760    101,325   1.01
 90    526     70,101   0.70
 80    355     47,343   0.47
 70    234     31,157   0.31
 60    148     19,785   0.20
 50     93     12,332   0.12
 40     55      7,373   0.07
 30     32      4,240   0.04
 20     18      2,333   0.02
 10      9      1,227   0.01

Na szczęście pary alkoholu izopropylowego (UWAGA: środek łatwopalny i szkodliwy!) mogą skraplać się na jonach już przy ciśnieniu atmosferycznym, konieczne jest jednak znaczne obniżenie temperatury dolnej części szczelnej komory, po to by stworzyć dogodne warunki do przesycenia pary alkoholu. Można to zrobić najlepiej "suchym lodem" (UWAGA: manipulacja zestalonym CO2 bez rękawic ochronnych grozi odmrożeniem!).

Na poniższym filmiku pokazane jest jak zrobić taką komorę:

Można też ten trudnodostępny zestalony C02, można zastąpić z powodzeniem półprzewodnikowymi elementami wykorzystującymi Efekt Peltiera:
http://www.instructables.com/id/Make-a- ... &offset=40

Na pokrewnych filmikach YouTube, np. pod hasłem: "cloud chamber", można zobaczyć wiele po prostu pięknych i efektownych wizualizacji promieniowania jonizującego...

Na przykład cząsteczki alfa z Euksenitu (minerału zawierającego metale z ziem rzadkich oraz Uran i Tor):

Czy można zobaczyć promieniowanie jonizujące???

Kto przegląda forum