Cámara de nubes

Una cámara de nubes hace visible lo invisible, permitiéndonos ver la delicada y tenue prueba de que hay diminutas partículas cuya historia comienza en el espacio exterior disparándose a través de todos nosotros, cada minuto de cada día.

Aparato

1 × cámara de nubes
Propanol (también conocido como alcohol isopropílico o IPA)
Hielo seco (dióxido de carbono sólido)

La demostración

La cámara de nubes se prepara y se coloca hacia abajo. Momentos después, aparecen vetas de nubes, aparentemente espontáneas, dentro de la cámara. Estas diminutas nubes muestran el camino de las partículas cargadas a través de la cámara-y, puesto que no hay fuentes obvias de partículas cargadas alrededor, son evidentemente naturales y omnipresentes…

Cómo funciona

La base de la cámara de nubes está llena de hielo seco, y un material absorbente cerca de la parte superior empapado a fondo en propanol. El propanol es bastante volátil, por lo que forma un vapor en la parte superior de la cámara. A medida que el vapor cae, se enfría rápidamente debido al hielo seco y el aire se «sobresatura»: el propanol realmente quiere condensarse, pero no hay nada en lo que pueda hacerlo. Las partículas cargadas que pasan por la cámara hacen que las moléculas de propanol adquieran una polarización eléctrica y sean atraídas hacia esas partículas, y entre ellas. Esto proporciona el impulso para que se condensen en pequeñas gotas de líquido en la cámara que aparecen como rayas blancas de la nube a lo largo de la trayectoria de las partículas.

Esta demostración se hace a menudo con una fuente radiactiva, con partículas alfa y beta que causan la condensación del propanol, pero en realidad también funciona en ausencia de una fuente, debido a los muones de rayos cósmicos que pasan a través del aparato. Los muones se producen en lo alto de la atmósfera al chocar los protones (los «rayos cósmicos») con los núcleos de los gases. Éstos producen una variedad de partículas hijas, pero las únicas que suelen tener una vida lo suficientemente larga como para llegar a la superficie de la Tierra son los muones.

Los muones son electrones pesados, y decaen en un electón y un neutrino con una vida media de 2,2 μs. En realidad, esto proporciona una prueba interesante de la relatividad especial: los muones se producen normalmente a unos 15 km de altura en la atmósfera, una distancia que tarda unos 50 μs en atravesar a la velocidad de la luz, más de 20 vidas de muones. Por lo tanto, es de esperar que apenas lleguen. Sin embargo, como viajan muy cerca de la velocidad de la luz, el tiempo en su marco de referencia se dilata significativamente visto por un observador en la Tierra, lo que significa que una fracción significativa puede, de hecho, llegar a la superficie.

Enlaces

• YouTube: Cómo hacer una cámara de nubes