Pilvikammio

Pilvikammio tekee näkymättömän näkyväksi, ja sen avulla voimme nähdä hennon, hennon todisteen siitä, että on olemassa pieniä hiukkasia, joiden tarina alkaa ulkoavaruudesta ja jotka kulkevat meidän kaikkien läpi, joka hetki joka päivä.

Välineistö

1 × pilvikammio
Propanoli (eli isopropyylialkoholi tai IPA)
Kuiva jää (kiinteä hiilidioksidi)

Demonstraatio

Näytös

Pilvikammio valmistellaan ja asetetaan alas. Hetkeä myöhemmin kammion sisälle ilmestyy, näennäisesti spontaanisti, pilviraitoja. Nämä pikkuruiset pilvet osoittavat varattujen hiukkasten kulkua kammion läpi – ja koska ympärillä ei ole mitään ilmeisiä varattujen hiukkasten lähteitä, ne ovat ilmeisesti luonnollisia ja kaikkialla läsnä olevia…

Miten se toimii

Pilvikammion pohja on täytetty kuivalla jäällä, ja yläreunan läheisyydessä oleva imukykyinen materiaali on läpikotaisin kastettu propanoliin. Propanoli on melko haihtuvaa, joten se muodostaa höyryä kammion yläosaan. Kun höyry laskee, se jäähtyy nopeasti kuivajään vaikutuksesta, ja ilma muuttuu ”ylikylläiseksi”: propanoli todella haluaa tiivistyä, mutta ei ole mitään, mihin se voisi tiivistyä. Kammion läpi kulkevat varatut hiukkaset aiheuttavat sen, että propanolimolekyylit saavat sähköisen polarisaation ja vetäytyvät näitä hiukkasia ja toisiaan kohti. Tämä antaa niille sysäyksen tiivistyä pieniksi nestepisaroiksi kammiossa, jotka näkyvät valkoisina pilviraitoina hiukkasten kulkureitillä.

Tämä esittely tehdään usein radioaktiivisen lähteen kanssa, jolloin alfa- ja beetahiukkaset saavat propanolin tiivistymään, mutta se itse asiassa toimii myös ilman lähdettä kosmisten myonien kulkiessa laitteen läpi. Myoneja syntyy korkealla ilmakehässä kaasujen ytimiin törmäävien protonien (”kosmisten säteiden”) vaikutuksesta. Nämä tuottavat erilaisia tytärhiukkasia, mutta ainoat, jotka tyypillisesti ovat tarpeeksi pitkäikäisiä päästäkseen Maan pinnalle, ovat myonit.

Muonit ovat raskaita elektroneja, ja ne hajoavat elektroniksi ja neutriinoksi, joiden keskimääräinen elinikä on 2,2 μs. Tämä tarjoaa itse asiassa mielenkiintoisen testin erityiselle suhteellisuusteorialle: myoneja syntyy tyypillisesti noin 15 kilometrin korkeudessa ilmakehässä, mikä on etäisyys, jonka kulkeminen valon nopeudella kestää noin 50 μs – yli 20 myonin elinaikaa. Näin ollen odottaisimme, että tuskin yksikään niistä pääsisi perille! Koska ne kuitenkin kulkevat melko lähellä valonnopeutta, aika niiden viitekehyksessä laajenee huomattavasti Maan päällä olevan tarkkailijan havaitsemana, mikä tarkoittaa, että merkittävä osa voi itse asiassa päästä maan pinnalle.

Linkit

• YouTube: Kuinka tehdä pilvikammio