بناء غرفة ويلسون واكتشاف الأشعة الكونية في المنزل

تعد كاميرا ويلسون (وهي أيضًا كاميرا ضبابية) واحدة من الأولى في تاريخ أدوات تسجيل آثار (مسارات) الجسيمات المشحونة. يستخدم مبدأ تشغيل الغرفة ظاهرة تكثيف بخار فائق التشبع: عندما تظهر أي مراكز تكثيف في وسط بخار فائق التشبع ، قطرات صغيرة من شكل سائل عليها. تصل هذه القطرات إلى أحجام كبيرة ويمكن تصويرها. يمكن تحديد مصدر الجسيمات قيد البحث إما داخل الحجرة أو خارجها (في هذه الحالة ، تطير الجسيمات من خلال نافذة شفافة لهم).



من الغريب جدًا الاعتقاد بأننا نتعرض لقصف مستمر من جزيئات دقيقة تتحرك بسرعة الضوء. هل تريد رؤية دليل على وجودها؟ شاهد الفيديو. لا تصدق الفيديو ، أو تريد فقط رؤية الآثار في البخار بأم عينيك - استمر في قراءة هذه التعليمات.

الخطوة 1: المواد

إليكم ما أحتاجه لبناء الكاميرا الضبابية الخاصة بي:

• رغوة (اشترى بالفعل مقطعة إلى قطع بالحجم الصحيح) ؛
• حوض السمك ؛
• صفائح معدنية
• البلاستيسين الأسود
• ورق سميك أسود
• شريط كهربائي أسود
• الغراء
• الجلد
• مصباح يدوي أو جهاز عرض للشرائح (تحتاج إلى شعاع واضح ومشرق للضوء) ؛
• الثلج الجاف (لتبريد قاعدة الغرفة) ؛
• كحول الأيزوبروبيل بتركيز 91٪ أو أكثر (70٪ لن ينجح!) ؛
• الماء.

الأدوات:

• سكين
• ملعقة (مساعدة نفسي عند قطع الرغوة) ؛
• حاكم
• علامة
• لاصق بالحرارة
• مغناطيس.

الخطوة 2: تصميم صندوق معزول للثلج الجاف

باختصار ، من الضروري عمل صندوق عازل للحرارة ، سنقوم بملئه بالثلج الجاف. يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي بحيث يلائم الصفيحة المعدنية بإحكام. لقد استخدمت اللوحة كإستنسل لقطع صندوق الرغوة. ثم قمت بصنفرة الرغوة ولصقها معًا. عند قطع الرغوة ، استخدمت أولاً سكينًا لتمييز القطع ، ثم خضت السماكة المتبقية باستخدام ملعقة. أنا متأكد من أن هناك طريقة لقص البوليستيرين بشكل أفضل ، ولكن بما أنني ما زلت أستخدمه في الرمل لاحقًا ، فإن نتيجة القطع لم تزعجني حقًا.

الخطوة 3: إعداد القاعدة المعدنية

يتم وضع صفيحة معدنية فوق الجليد الجاف لنقل الحرارة بينها وبين الغرفة. الأهم من ذلك ، يجب توصيل الصفيحة بإحكام مع الحوض. هذا يسمح لك بالحفاظ على تركيز عالٍ من الكحول في الغرفة والحصول على بخار فائق التشبع. للقيام بذلك ، قررت ملء الأخدود على طول حافة الحوض بالماء أو الكحول الزائد. ولصنع الأخدود ، استخدمت البلاستيسين وعملت مسارين منه على لوحة معدنية. ثم ، من أجل مقارنة العلامات البيضاء في أزواج مع الجزء السفلي من الكاميرا ، قمت بلصق ورق أسود على اللوحة. بفضلها ، كانت الآثار في الأزواج مرئية بشكل أفضل.

الخطوة 4: إعداد الحوض

قمت بلصق قطعة من اللباد في قاع الحوض (الذي انتهى به الأمر في الأعلى). في البداية فعلت ذلك بغراء تذوب ساخنًا ، كما ترون في الصورة ، بعد امتصاص الكحول ، تراجعت. لإصلاح ذلك ، استخدمت مجموعة من المغناطيسات التي تم الضغط عليها وشعرت بتحسن كبير في قاع الحوض. يتم استخدام اللباد لامتصاص الكحول ويمكن استبداله بأي اسفنجة أخرى أو قطعة قماش ماصة.

الخطوة 5: تجميعها كلها!

والآن صندوق الثلج الجاف والقاعدة المعدنية وحوض السمك على استعداد للذهاب!

تحتاج أولاً إلى ملء صندوق الرغوة بالثلج الجاف ، ثم ضع قاعدة معدنية عليه. من المحتمل أن يصرخ بشكل رهيب أثناء التبريد السريع ، ولكن يجب أن يتوقف هذا قريبًا.

ثم صب الكحول على اللباد حتى يبتل ، وضع الحوض رأساً على عقب على قاعدة معدنية. صب الماء أو الكحول في قناة البلاستيسين للتأكد من أن الغرفة مانعة للتسرب.

الآن أطفئ الضوء في الغرفة وميز الكاميرا بمصدر للضوء. غطت جميع جوانب الحوض ، باستثناء واحد ، بورق أسود سميك ، بحيث يسهل إزالة الأشعة الكونية. على الفور تقريبًا ، يجب أن ترى كيف يبدأ تكثيف الكحول في السقوط ، وبعد حوالي 10 دقائق ، سيتشكل البخار الزائد من التشبع. بعد ذلك ، أقرب إلى الجزء السفلي من الكاميرا يجب أن ترى الآثار التي خلفتها الجسيمات في أزواج.

إليك ما يحدث: عندما يمر شعاع كوني عبر غرفة ، فإنه يؤين جزيئات الهواء ، وبخار الكحول مشبع للغاية حتى أنه يتكثف على آثار هذه الجزيئات المتأينة. هذه هي الطريقة التي تسمح لنا بها الكاميرا "برؤية" الجسيمات تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا.