Oblačná komora

Oblačná komora zviditelňuje neviditelné a umožňuje nám spatřit jemný, chuchvalcovitý důkaz, že existují drobné částice, jejichž příběh začíná ve vesmíru a prochází námi všemi, každou minutu každého dne.

Přístroj

1 × oblačná komora
Propanol (známý také jako isopropylalkohol nebo IPA)
Suchý led (pevný oxid uhličitý)

Demonstrace

Oblačná komora se připraví a položí. O několik okamžiků později se uvnitř komory zdánlivě samovolně objeví chuchvalce mraku. Tyto drobné obláčky ukazují cestu nabitých částic komorou – a protože v okolí nejsou žádné zjevné zdroje nabitých částic, jsou zřejmě přirozené a všudypřítomné…

Jak to funguje

Spodní část mrakové komory je naplněna suchým ledem a absorpční materiál v blízkosti horní části je důkladně nasáklý propanolem. Propanol je poměrně těkavý, a tak se v horní části komory tvoří pára. Jak pára klesá, díky suchému ledu se rychle ochlazuje a vzduch se stává „přesyceným“: propanol chce skutečně kondenzovat, ale nemá na čem kondenzovat. Nabité částice procházející komorou způsobí, že molekuly propanolu získají elektrickou polarizaci a jsou přitahovány k těmto částicím a k sobě navzájem. To jim dává impuls ke kondenzaci do malých kapiček kapaliny v komoře, které se projeví jako bílé pruhy mraku podél dráhy částic.

Tato ukázka se často provádí s radioaktivním zdrojem, kdy částice alfa a beta způsobují kondenzaci propanolu, ale ve skutečnosti funguje i bez zdroje, protože přístrojem procházejí miony kosmického záření. Miony vznikají vysoko v atmosféře nárazem protonů („kosmického záření“) do jader plynů. Ty produkují různé dceřiné částice, ale jediné, které mají obvykle dostatečně dlouhou životnost, aby se dostaly na povrch Země, jsou miony.

Miony jsou těžké elektrony a rozpadají se na elektron a neutrino se střední dobou života 2,2 μs. To vlastně poskytuje zajímavý test speciální teorie relativity: miony obvykle vznikají ve výšce asi 15 km v atmosféře, což je vzdálenost, kterou urazí rychlostí světla za přibližně 50 μs – více než 20 dob života mionů. Očekávali bychom tedy, že se tam sotva nějaký dostane! Protože se však pohybují rychlostí blízkou rychlosti světla, čas v jejich vztažné soustavě je z pohledu pozorovatele na Zemi výrazně dilatován, což znamená, že značná část z nich se ve skutečnosti může dostat na povrch.

Odkazy

• YouTube: Jak vyrobit mrakovou komoru

.