Στήνοντας τον θάλαμο νέφωσης ή θάλαμο Wilson στο ΕΚΦΕ Κω

Η σωματιδιακή φυσική θεωρείται συχνά ότι αφορά μόνο τα πελώρια ερευνητικά ινστιτούτα και όχι το γενικό κοινό. Καταρρίψαμε αυτό το μύθο, με τη βοήθεια ενός ανιχνευτή σωματιδίων που φτιάχνεται σχετικά εύκολα.

Τα στοιχειώδη σωματίδια είναι τα απλούστερα στοιχεία από τα οποία είναι φτιαγμένα τα πάντα. Αυτά τα σωματίδια μεταφέρουν ενέργεια και ορμή κι επομένως μπορούν να καταγραφούν από ανιχνευτές. Αν θέλουμε να είμαστε ακριβείς, δεν μπορούμε να δούμε απευθείας κανένα σωματίδιο, αλλά η διέλευσή τους μέσα από τους ανιχνευτές φαίνεται από τα αποτελέσματα που προκαλούν. Αυτό ακριβώς κάνουμε κι όταν παρατηρούμε την ουρά συμπύκνωσης που αφήνει ένα αεροπλάνο στον ουρανό ενώ δεν μπορούμε να δούμε το ίδιο το αεροπλάνο. Αυτό ακριβώς κάνουμε με τον θάλαμο νέφωσης.

Τον θάλαμο νέφωσης τελειοποίησε ο Wilson –για αυτό πήρε και το όνομα του- το 1911. Τότε  φωτογράφισε τις τροχιές μεμονωμένων σωματιδίων άλφα και βήτα καθώς και ηλεκτρονίων. Ενώ για τον λόγο αυτό πήρες το βραβείο Nobel to 1927.

Το πείραμα:

Την “τεχνογνωσία” την είχαμε δύο εκπαιδευτικοί που είχαμε πραγματοποιήσει πάλι μαζί, το ίδιο ακριβώς πείραμα πριν ένα χρόνο στο εργαστήριο του CERN με πρόγραμμα της ΕΕΦ.

Η κατασκευή αν και απλή, θέλει ιδιαίτερη προσοχή. Σαν δοχείο που τοποθετούμε τον ξηρό πάγο χρησιμοποιήσαμε ένα κουτί από φελιζόλ -το βρήκα από μια φαρμακοαποθήκη- που το έκοψα στο κατάλληλο ύψος με ένα τεντωμένο σύρμα χρωμονικελίνης που το θέρμαινα στην κατάλληλη θερμοκρασία με ένα τροφοδοτικό περίπου στα 15 V.

Ένα ορθογώνιο μεταλλικό φύλλο βαμμένο μαύρο σκεπάζει τον ξηρό πάγο και αποτελεί την βάση του θαλάμου. Για να εφαρμόζει σωστά ο θάλαμος πάνω στην βάση, κόλλησα με σιλικόνη πάνω της ένα “αυλάκι” από έναν λεπτό πλαστικό σωλήνα, από αυτόν που βάζουν οι ηλεκτρολόγοι στους τοίχους αφού τον έσχισα στα δύο. Θεωρείται απαραίτητο γιατί γεμίζοντας το αυλάκι με ισοπροπανόλη, ουσιαστικά κλείνει ερμητικά ο θάλαμος.

Σαν θάλαμο χρησιμοποιήσαμε ένα ενυδρείο μικρών διαστάσεων (33cm Χ 25cm Χ 20cm). Στον πυθμένα του είχαμε κολλήσει ένα ίσου μεγέθους λεπτό κομμάτι τσόχα που το ποτίσαμε με αρκετή ποσότητα ισοπροπανόλης.

Ο δυσεύρετος για την Κω ξηρός πάγος, βρέθηκε τυχαία από ένα σεμινάριο μαγείρων, τη Τετάρτη το  πρωί και ήταν σε μορφή χιονιού, που σημαίνει ότι εξαχνώνεται ταχύτερα από την μορφή κιμωλίας ή πλάκας. Λόγω κυρίως του ξηρού πάγου, δεν είχαμε την πολυτέλεια να κάνουμε το πείραμα 2 φορές. Και επιπλέον όλα έπρεπε να γίνουν τάχιστα για να μην χάσουμε λόγω εξάχνωσης τον ξηρό πάγο. Το περιθώριο ήταν κάποιες ώρες ή λίγες ημέρες.

Έτσι πήραμε το ρίσκο να το εκτελέσουμε χωρίς να έχουμε κάνει καμία δοκιμή πριν. Βέβαια το κοινό -οι καθηγητές μας- γνώριζαν αυτό το ρίσκο και καταλάβαιναν το μέγεθος του ρίσκου, αλλά το παρέκαμψαν και παραβρέθηκαν την Πέμπτη που μας πέρασε 23 Φεβρουαρίου 2017, στις 7:00 το βράδυ στο εργαστήριο φυσικής του 2ου Γενικού Λυκείου στην Κω καταφέραμε να στήσουμε τον θάλαμο νέφωσης ή αλλιώς τον θάλαμο Wilson και να παρατηρήσουμε τα ίχνη που άφηναν τα σωματίδια -κυρίως μιόνια προερχόμενα από δευτερογενείς διασπάσεις της κοσμικής ακτινοβολίας– στους υπέρκορους ατμούς της αλκοόλης.

Μαζί μας το ευχαριστήθηκαν και 3 μαθητές μας.

Βιντεοσκόπιση του πειράματος θα δείτε στο video:

Πολύτιμη βοήθεια αποτέλεσε η πρόταση των: Francisco Barradas – Solas, Paloma Alameda-Melendez στο http://www.scienceinschool.org/ και η  μετάφραση του από τον Θοδωρή Πιερράτο. περισσότερα στοιχεία για τον θάλαμο νέφωσης εδώ.

 

ΕΚΦΕ Κω

Φεβρουάριος 2017

υπεύθυνος: Παπαδάκης Γιάννης

φυσικός