Camera de nori

O cameră de nori face invizibilul vizibil, permițându-ne să vedem dovada delicată și ștearsă a faptului că există particule minuscule a căror poveste începe în spațiul cosmic și care trec prin noi toți, în fiecare minut din fiecare zi.

Aparatură

1 × cameră de nori
Propanol (cunoscut și ca alcool izopropilic sau IPA)
Gheață uscată (dioxid de carbon solid)

Demonstrația

Camera de nori este pregătită și așezată jos. Câteva momente mai târziu, în interiorul camerei apar, aparent în mod spontan, dungi de norișori. Acești nori minusculi arată traseul particulelor încărcate prin cameră – și, din moment ce nu există surse evidente de particule încărcate în jur, ele sunt în mod evident naturale și omniprezente…

Cum funcționează

Baza camerei cu nori este umplută cu gheață carbonică, iar un material absorbant din apropierea vârfului este îmbibat temeinic cu propanol. Propanolul este destul de volatil și astfel se formează un abur în partea superioară a camerei. Pe măsură ce vaporii coboară, se răcesc rapid datorită gheții uscate, iar aerul devine „suprasaturat”: propanolul vrea cu adevărat să se condenseze, dar nu există nimic pe care să se condenseze. Particulele încărcate care trec prin cameră fac ca moleculele de propanol să dobândească o polarizare electrică și să fie atrase către aceste particule și între ele. Acest lucru le dă impulsul de a se condensa în picături mici de lichid în cameră, care apar ca niște dungi albe de nor de-a lungul traiectoriei particulelor.

Această demonstrație se face adesea cu o sursă radioactivă, cu particule alfa și beta care determină propanolul să se condenseze, dar de fapt funcționează și în absența unei surse, din cauza muonilor de raze cosmice care trec prin aparat. Muonii sunt produși la înălțime în atmosferă de protoni („razele cosmice”) care se ciocnesc de nucleele gazelor. Aceștia produc o varietate de particule fiice, dar singurele care de obicei au o durată de viață suficient de lungă pentru a ajunge la suprafața Pământului sunt muonii.

Muonii sunt electroni grei și se dezintegrează într-un electon și un neutrino cu o durată de viață medie de 2,2 μs. Acest lucru oferă, de fapt, un test interesant al relativității speciale: muonii sunt produși, de obicei, la o înălțime de aproximativ 15 km în atmosferă, o distanță care are nevoie de aproximativ 50 μs pentru a fi parcursă cu viteza luminii – peste 20 de durate de viață ale muonilor. Prin urmare, ne-am aștepta ca aproape niciunul să nu reușească să ajungă! Cu toate acestea, deoarece se deplasează destul de aproape de viteza luminii, timpul în cadrul lor de referință este semnificativ dilatat, așa cum este văzut de un observator de pe Pământ, ceea ce înseamnă că o fracțiune semnificativă poate, de fapt, să ajungă la suprafață.

Links

• YouTube: Cum se face o cameră de nori

.