La cámara de Wilson (también es una cámara de niebla) es una de las primeras en la historia de los instrumentos para registrar rastros (pistas) de partículas cargadas. El principio de funcionamiento de la cámara utiliza el fenómeno de condensación de un vapor sobresaturado: cuando aparece cualquier centro de condensación en el medio de un vapor sobresaturado, se forman pequeñas gotas de líquido sobre ellos. Estas gotitas alcanzan tamaños significativos y se pueden fotografiar. La fuente de las partículas bajo investigación puede ubicarse dentro de la cámara o fuera de ella (en este caso, las partículas vuelan a través de una ventana transparente para ellas).Es muy extraño pensar que estamos constantemente bombardeados por pequeñas partículas que se mueven a la velocidad de la luz. ¿Quieres ver evidencia de su existencia? Mira el video No crea en el video, o simplemente quiera ver las huellas en el vapor con sus propios ojos; continúe leyendo estas instrucciones.
Paso 1: materiales
Esto es lo que necesitaba para construir mi propia cámara de niebla:
- Polyfoam (comprado ya cortado en trozos del tamaño correcto);
- Acuario
- Chapa de metal;
- Plastilina negra;
- Papel grueso negro;
- Cinta aislante negra;
- Pegamento;
- Piel;
- Linterna o proyector para diapositivas (necesita un rayo de luz claro y brillante);
- Hielo seco (para enfriar la base de la cámara);
- Alcohol isopropílico con una concentración de 91% o más (¡70% no funcionará!);
- Agua
Herramientas:
- Cuchillo
- Espátula (ayudándome a mí misma al cortar espuma);
- Gobernante;
- Marcador
- Adhesivo termoplástico;
- Imanes
Paso 2: diseñe una caja aislada para hielo seco
En resumen, es necesario hacer una caja aislante del calor, que llenaremos con hielo seco. Debe ser lo suficientemente grande como para que una placa de metal encaje firmemente en ella. Usé el plato como plantilla para cortar la caja de espuma. Luego lijé la espuma y la pegué todo junto. Al cortar espuma, primero usé un cuchillo para marcar el corte, y luego pasé por el grosor restante con una espátula. Estoy seguro de que hay una manera de cortar mejor el poliestireno, pero como aún lo lijé más tarde, el resultado del corte realmente no me molestó.
Paso 3: prepara la base de metal
Se coloca una placa de metal sobre hielo seco para la transferencia de calor entre esta y la cámara. Lo más importante, la placa debe estar conectada firmemente al acuario. Esto le permite mantener una alta concentración de alcohol en la cámara y obtener vapor sobresaturado. Para hacer esto, decidí llenar el surco a lo largo del borde del acuario con agua o exceso de alcohol. Y para hacer el surco, usé plastilina e hice dos pistas con una placa de metal. Luego, para contrastar las marcas blancas en pares con la parte inferior de la cámara, pegué papel negro en la placa. Gracias a ella, las huellas en parejas eran mucho mejores visibles.
Paso 4: prepara el acuario
Pegué un trozo de fieltro al fondo del acuario (que terminó en la parte superior). Al principio lo hice con pegamento de fusión en caliente, sin embargo, como puede ver en la foto, después de la absorción de alcohol, se hundió. Para solucionar esto, utilicé un conjunto de imanes que presionaron mucho mejor en el fondo del acuario. El fieltro se usa para absorber alcohol y se puede reemplazar con cualquier otra esponja o paño absorbente.
Paso 5: ¡Poner todo junto!
¡Y ahora la caja de hielo seco, la base de metal y el acuario están listos!
Primero debe llenar la caja de espuma con hielo seco y luego colocar una base de metal sobre ella. Probablemente crujirá terriblemente durante el enfriamiento rápido, pero esto debería detenerse pronto.
Luego vierta alcohol sobre el fieltro hasta que se humedezca y coloque el acuario boca abajo sobre una base de metal. Vierta agua o alcohol en el canal de plastilina para garantizar que la cámara sea a prueba de fugas.
Ahora apague la luz en la habitación y resalte la cámara con una fuente de luz. Cubrí todos los lados del acuario, excepto uno, con papel negro grueso, para que los rayos cósmicos fueran más fáciles de eliminar. Casi de inmediato, debería ver cómo el condensado de alcohol comienza a caer, y después de aproximadamente 10 minutos, se formará vapor sobresaturado a partir de él. Después de eso, más cerca de la parte inferior de la cámara, debería ver las huellas dejadas por las partículas en pares.
Esto es lo que sucede: cuando un
rayo cósmico pasa a través de una cámara, ioniza las moléculas de aire y el vapor de alcohol está tan saturado que se condensa en estos rastros de moléculas ionizadas. Así es como la cámara nos permite "ver" las partículas que se mueven casi a la velocidad de la luz.