Skykammer

Et skykammer gør det usynlige synligt og giver os mulighed for at se det fine, vimsede bevis på, at der er små partikler, hvis historie starter i det ydre rum, der skyder gennem os alle sammen, hvert minut af hver dag.

Apparatur

1 × skykammer
Propanol (også kendt som isopropylalkohol eller IPA)
Tøris (fast kuldioxid)

Demonstrationen

Skykammeret er forberedt og sat ned. Øjeblikke senere dukker der, tilsyneladende spontant, vimsede striber af skyer op inde i kammeret. Disse små skyer viser de ladede partiklers vej gennem kammeret – og da der ikke er nogen åbenlyse kilder til ladede partikler i nærheden, er de åbenbart naturlige og allestedsnærværende…

Sådan fungerer det

Bunden af skykammeret er fyldt med tøris, og et absorberende materiale nær toppen er grundigt gennemvædet med propanol. Propanol er ret flygtigt og danner derfor en damp i toppen af kammeret. Når dampen falder ned, afkøles den hurtigt på grund af tørisen, og luften bliver “overmættet”: propanolen ønsker virkelig at kondensere, men der er intet at kondensere på. Læssede partikler, der passerer gennem kammeret, får propanolmolekylerne til at få en elektrisk polarisering og tiltrækkes mod disse partikler og hinanden. Dette giver dem impulsen til at kondensere til små væskedråber i kammeret, der viser sig som hvide striber af skyer langs partiklernes vej.

Denne demonstration udføres ofte med en radioaktiv kilde, hvor alfa- og betapartikler får propanol til at kondensere, men den virker faktisk også uden en kilde, fordi myoner fra kosmisk stråling passerer gennem apparatet. Myonerne produceres højt oppe i atmosfæren af protoner (de “kosmiske stråler”), der slår ind i gasernes kerner. Disse producerer en række datterpartikler, men de eneste, der typisk har lang levetid nok til at nå frem til Jordens overflade, er muoner.

Muoner er tunge elektroner og henfalder til en elektron og en neutrino med en gennemsnitlig levetid på 2,2 μs. Dette giver faktisk en interessant test af den specielle relativitetsteori: myoner produceres typisk omkring 15 km oppe i atmosfæren, en afstand, som det tager omkring 50 μs at tilbagelægge med lysets hastighed – over 20 myoners levetid. Vi ville derfor forvente, at næsten ingen af dem ville nå frem! Men da de bevæger sig ganske tæt på lysets hastighed, er tiden i deres referenceramme betydeligt udvidet som set af en observatør på Jorden, hvilket betyder, at en betydelig del faktisk kan nå frem til overfladen.

Links

• YouTube: Sådan laver du et skykammer