تويت
بإمكانك بناء غرفة سحاب خاصة بك ومشاهدة الجسيمات في غرفة المعيشة!
بعيدًا عن أجهزة الكشف في مصادم الهادرون الكبير التي تزن آلاف الأطنان، وتحتوي على ملايين من عناصر الكشف، وتدعم برنامجًا بحثيًا لمجتمع دولي يضم آلاف العلماء.
ليست أجهزة الكشف عن الجسيمات معقدة دائمًا، في الواقع، يمكن صناعة أجهزة بسيطة يمكنك استعمالها في المنزل.
تعتبر غرفة سحابة الانتشار من هذه الكواشف، تم تطويرها في بيركلي عام 1938، ويستخدم الكحول المتبخر لجعل (السحابة) حساسة لمرور الجسيمات.
تخترق الأشعة الكونية غلافنا الجوي باستمرار، وتطلق هذه الجسيمات عند اصطدامها بالغلاف جزيئات أصغر حجمًا.
وتخلق هذه الأشعة عند مرورها خلال السحابة مسارات ضبابية من الجسيمات تكون مرئية للعين المجردة.
ويتطلب بناء غرفة السحاب عددًا قليلًا من المواد البسيطة والخطوات:
المواد:
– حوض بلاستيكي أو زجاجي (مثل حوض للأسماك) بغطاء صلب (بلاستيك أو معدن).
– قطعة من اللباد.
– كحول ايزوبروبيل (90٪ أو أكثر) يمكن العثور عليه في الصيدلية أو بطلبه من شركة مواد كيميائية (يجب ارتداء نظارات السلامة عند استخدام الكحول).
– الثلج الجاف (ثاني أكسيد الكربون المجمد، يستخدم لحفظ السمك أو في محلات البقالة للحفاظ على المنتجات باردة، يجب ارتداء قفازات سميكة عند التعامل مع الثلج الجاف).
الخطوات:
– اقطع قطعة من اللباد بحجم قاع حوض السمك وألصقها أسفل الحوض (حيث توضع الرمال الوهمية في العادة). وعند التأكد من إحكام اللبادة، تأكد من نقعها جيدًا بالآيزوبروبيل والتخلص من الكحول الزائد.
– ضع الغطاء على الجليد الجاف لتثبيته. قد يساعد وضع الجليد في وعاء حتى يكون أكثر استقرارًا.
– اقلب الخزان رأسًا على عقب، حيث يغطي اللباد أعلى الحوض، ثم أغلق أسفل الحوض.
– انتظر حوالي 10 دقائق … أطفيء الأضواء، ووجه مصباحك اليدوي تجاه الحوض.
ماذا يحدث داخل غرفة السحاب؟
يتبخر الكحول الذي امتصه اللباد ببطء في الهواء كونه في درجة حرارة الغرفة.
ولكن عند اصطدامه بالجليد الجاف، فإنه يبرد و يحاول العودة مرة أخرى إلى سائل.
يتشبع الهواء في الجزء السفلي من الحوض، وكما تتشبث جزيئات الماء بأوراق الأشجار في صباح الخريف البارد، فإن الكحول يشكل قطرات في الهواء على أي شيء يمكن أن يتشبث به .. الجسيمات!
تفقد الجسيمات بعض الإلكترونات عند دخولها الغرفة السحابية، وتتحول الجزيئات إلى أيونات مشحونة.
وينجذب الكحول لهذه الأيونات ليشكل قطرات صغيرة.
وهكذا تنتج مسارات أشبه بالمسارات التي تتركها الطائرة في الجو.
ما الذي يمكن استنتاجه من المسارات الناتجة؟
تمر العديد من أنواع الجسيمات خلال غرفة السحاب الخاصة بك.
يمكننا التمييز بين أنواع هذه الجسيمات على أساس المسارات التي تتركها وراءها.
– مسارات قصيرة وسميكة :
للأسف، ليست أشعة كونية.
كنت ترى ذرة رادون تبصق جسيمات ألفا (كتلة من بروتونين و نيوترونين).
الرادون عنصر مشع طبيعيًا، يوجد بتركيزات منخفضة في الهواء حيث يكون أقل إشعاعًا من زبدة الفول السوداني! أما جزيئات ألفا التي تخرج من ذرات الرادون فهي ضخمة ومنخفضة الطاقة، لذلك فإنها تترك مسارات قصيرة وسميكة.
– مسارات طويلة ومستقيمة :
تهانينا! لقد حصلت على ميونات! تعتبر الميونات أبناء العمومة الأثقل وزنًا من الإلكترون، وتنتج عند اصطدام الإشعاع الكوني بجزيئات الغلاف الجوي.
ونظرا لكبر حجمها، تترك الميونات مسارات مستقيمة خلال الهواء.
– مسارات ملتوية :
إذا بدا المسار كمسار سائح ضائع في مدينة أجنبية، فقد عثرت على إلكترون أو بوزيترون (التوأم المضاد للإلكترون).
تنشأ هذه الإلكترونات والبوزيترونات عند اصطدام الأشعة الكونية بجزيئات الغلاف الجوي.
وهي جزيئات خفيفة يرتد اصطدامها بجزيئات الهواء، تاركة ورائها مسارات ملتوية.
– مسارات منقسمة :
إذا انقسم المسار الخاص بك، تهانينا! فقد رأيت لتو تحللًا للجسيمات.
تتحلل العديد من الجسيمات غير مستقرة إلى جزيئات أكثر استقرارًا.