Элементарно, Вильсон!

Элементарно, Вильсон!

Соорудите камеру Вильсона и наблюдайте за радиоактивными элементарными частицами у себя дома.
ИНОГДА В АЛКОГОЛЬНЫХ ПАРАХ я вижу отдельные элементарные частицы, мелькающие перед глазами. Чтобы увидеть их, нужен чистый, неразбавленный спирт: денатурат, продающийся в хозяйственных магазинах, или стопроцентный изопропил. Ром и водка . слишком разбавлены водой.

Если у вас разгулялась нездоровая фантазия, объясняю, что спирт не во мне, а в закрытом ящике, называемом камерой Вильсона, или туманной камерой, в которой можно увидеть результаты радиоактивного распада — трассы летящих элементарных частиц, оставляющие видимый след в спиртовых парах.

В туманной камере создаётся перенасыщенный пар: газообразный спирт охлаждается до точки перехода в жидкое состояние, однако не конденсируется, поскольку ничто пока не спровоцировало конденсацию.

В этой среде летящие на высокой скорости альфа-частицы (ядра гелия), бета-частицы (электроны) или гамма-лучи ионизируют атомы и провоцируют конденсацию пара вдоль всего своего пути. В результате мельчайшая частица оставляет за собой след капелек, видимый невооружённым глазом. На наших снимках одиночные альфа-частицы оставили след из капелек, которые в 1038 раз больше их самих.

Принцип работы такой чудесной камеры прост, но воплотить его на практике тяжело. Нужно взять плотно закрывающийся ящик, в верхней части которого сохраняется комнатная температура, а на дне — очень низкая. В ящик нужно положить войлок, пропитанный спиртом, который будет испаряться (войлок нужно закрепить вверху).

Ящик ставится на глыбу сухого льда, охлаждающего дно. (Будьте осторожны — некоторые виды стекла и пластика взрываются при соприкосновении с сухим льдом. Я сделал свой ящик из плексигласа, склеив его силиконовым клеем.)

Через некоторое время — может быть, через несколько минут, а может, и никогда — в ящике установится конвекционная система, в которой тёплые пары спирта быстро охлаждаются и стремятся к холодному дну. На расстоянии примерно в два с половиной сантиметра от дна наступит перенасыщение… а может, и нет. Чтобы всё получилось, мне понадобилось много дней и помощь Джонатана Суидлера и Бернарда Дика из Иллинойсского университета.

Даже если у вас нет радиоактивного источника, можно увидеть случайные трассы, идущие в разных направлениях. Они возникают под действием космических лучей, радона, идущего из земли и других радиоактивных веществ, существующих в природе.

Чтобы сделать процесс более зрелищным, мы поместили в камеру немного ториевой фольги, которая активно выделяет альфа-частицы. Тот же эффект можно получить с помощью обычных радиоактивных источников: америция из детекторов дыма или полония из антистатических щёток. А если вы увидите, что ваша камера Вильсона вдруг осветилась множеством трасс, вам, возможно, захочется поднять глаза и оглядеться в поисках ядерного гриба.

Как cоорудить собственную камеру Вильсона

ЧТО ВАМ НУЖНО:
Пластиковый ящик
Сухой лёд или жидкий азот
Изопропанол
Радиоактивный образец

1 Склейте листы плексигласа или акрила так, чтобы получился ящик с прозрачными стенками. Дно сделайте также из акрила, или, ещё лучше, из алюминия, и покрасьте его в чёрный цвет.
2 Поставьте ящик на глыбу сухого льда или в неглубокую ёмкость с жидким азотом. Необходимо, чтобы дно было очень холодным, а наверху сохранялась комнатная температура.
3 Погрузите ткань или кусок бумажного полотенца в чистый изопропанол (доступный медицинский спирт на 30% разбавлен водой, он не сработает).
4 Положите пропитанное спиртом бумажное полотенце на краю ящика.
5 Положите в ящик что-нибудь радиоактивное.
6 Закройте крышку и оставьте ящик в покое на несколько минут. Если всё пойдёт, как надо, над дном образуется слой тумана, и в нём будут видны трассы частиц.

 

 

Автор

Запись опубликована 21 Апрель 2013 в разделе Технологии