A câmera de Wilson (também é uma câmera de neblina) é uma das primeiras na história dos instrumentos para registrar traços (faixas) de partículas carregadas. O princípio de operação da câmara utiliza o fenômeno da condensação do vapor supersaturado: quando qualquer centro de condensação aparece no meio do vapor supersaturado, pequenas gotas de líquido se formam sobre eles. Essas gotículas atingem tamanhos significativos e podem ser fotografadas. A fonte das partículas sob investigação pode estar localizada dentro da câmara ou fora dela (neste caso, as partículas voam através de uma janela transparente para elas).É muito estranho pensar que somos constantemente bombardeados por pequenas partículas que se movem à velocidade da luz. Deseja ver evidências de sua existência? Assista ao vídeo. Não acredite no vídeo, ou apenas queira ver os traços no vapor com seus próprios olhos - continue lendo esta instrução.
Etapa 1: Materiais
Aqui está o que eu precisava para construir minha própria câmera de neblina:
- Polyfoam (comprado já picado em pedaços do tamanho certo);
- Aquário;
- Folha de metal;
- Plasticina preta;
- Papel grosso preto;
- Fita isolante preta;
- Cola;
- Pele;
- Lanterna ou projetor para slides (você precisa de um raio de luz claro e brilhante);
- Gelo seco (para resfriar a base da câmara);
- Álcool isopropílico com uma concentração de 91% ou mais (70% não funcionará!);
- Água.
Ferramentas:
- Faca;
- Espátula (ajudando-me ao cortar espuma);
- Régua;
- Marcador
- Adesivo termoplástico;
- Ímãs.
Etapa 2: projetar uma caixa isolada para gelo seco
Em suma, é necessário fazer uma caixa de isolamento térmico, a qual encheremos com gelo seco. Deve ser grande o suficiente para que uma placa de metal se encaixe firmemente nela. Usei o prato como estêncil para cortar a caixa de espuma. Depois lixei a espuma e colei tudo. Ao cortar a espuma, primeiro usei uma faca para marcar o corte e depois passei pela espessura restante com uma espátula. Tenho certeza de que existe uma maneira de cortar melhor o poliestireno, mas como ainda o lixei mais tarde, o resultado do corte não me incomodou.
Etapa 3: prepare a base de metal
Uma placa de metal é colocada sobre gelo seco para transferência de calor entre ela e a câmara. Mais importante ainda, a placa deve ser conectada firmemente ao aquário. Isso permite manter uma alta concentração de álcool na câmara e obter vapor supersaturado. Para fazer isso, eu decidi encher o sulco ao longo da borda do aquário com água ou álcool em excesso. E para fazer o sulco, usei plasticina e fiz duas faixas em uma placa de metal. Então, para contrastar as marcas brancas em pares com a parte inferior da câmera, colei papel preto no prato. Graças a ela, os traços em pares eram visíveis muito melhor.
Etapa 4: prepare o aquário
Colei um pedaço de feltro no fundo do aquário (que acabou no topo). No começo, eu fiz com cola quente, no entanto, como você pode ver na foto, após a absorção do álcool, ele cedeu. Para consertar isso, usei um conjunto de ímãs que pressionavam muito melhor no fundo do aquário. O feltro é usado para absorver o álcool e pode ser substituído por qualquer outra esponja ou pano absorvente.
Etapa 5: Juntando tudo!
E agora a caixa de gelo seco, a base de metal e o aquário estão prontos!
Primeiro você precisa encher a caixa de espuma com gelo seco e depois colocar uma base de metal nela. Provavelmente irá ranger terrivelmente durante o resfriamento rápido, mas isso deve parar em breve.
Em seguida, despeje álcool no feltro até que ele se molhe e coloque o aquário de cabeça para baixo em uma base de metal. Despeje água ou álcool no canal de plasticina para garantir que a câmara seja estanque.
Agora desligue a luz da sala e realce a câmera com uma fonte de luz. Cobri todos os lados do aquário, exceto um, com papel grosso preto, para facilitar a remoção dos raios cósmicos. Quase imediatamente, você deve ver como o condensado de álcool começa a cair e, após cerca de 10 minutos, formará vapor supersaturado. Depois disso, mais perto da parte inferior da câmera, você deverá ver os traços deixados pelas partículas em pares.
Eis o que acontece: quando um
raio cósmico passa através de uma câmara, ioniza moléculas de ar e o vapor de álcool é tão saturado que condensa nesses traços de moléculas ionizadas. É assim que a câmera nos permite "ver" partículas se movendo quase à velocidade da luz.