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fisica:strumenti:camera_a_nebbia

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LAB2GO Scienza

Camera a nebbia

Descrizione

La camera a nebbia (o di Wilson) è uno strumento di rivelazione di particelle elementari ideato da Charles Thomson Rees Wilson nel 1899 e successivamente perfezionata nel 1912. Consiste in una scatola a tenuta ermetica che contiene aria satura di vapore acqueo collegata, mediante un condotto, ad un cilindro entro il quale scorre un pistone. Un rapido spostamento dello stantuffo provoca nella camera un'espansione adiabatica del vapore che passa allo stato instabile di soprassaturazione. In tali condizioni una qualsiasi particella carica elettricamente che penetri nella scatola ionizzando gli atomi con i quali si scontra crea, lungo il proprio tragitto, un fitto susseguirsi di nuclei di condensazione (atomi ionizzati), attorno ai quali il vapore soprassaturo si raccoglie a formare minuscole goccioline (nebbia). La traccia lasciata dalla traiettoria percorsa della particella può essere fotografata attraverso una parete trasparente della scatola e da questa si può risalire, con particolari accorgimenti, alla determinazione della natura della particella. Lo spessore della traccia è inoltre indice dell'energia della particella incidente: particelle più energetiche lasciano tracce più visibili.

Alternativamente è possibile evitare l'utilizzo dello stantuffo per soprassaturare il vapore usando una configurazione con alcol e ghiaccio secco: maggiori dettagli su questa configurazione sono forniti nella sitografia. Questa camera a nebbia è fondamentalmente un contenitore a tenuta d’aria riempito con una mistura di aria e vapore d’alcol. L’alcol liquido evapora da un serbatoio e si diffonde attraverso l’aria della camera. Raffreddando la base con del ghiaccio secco (ghiaccio di anidride carbonica che è ad una temperatura costante di –79 °C mentre sublima) si ottiene un intenso gradiente di temperatura lungo la verticale. In questo modo si forma sul fondo una zona di vapore d’alcol sovrasatura. Lo strato sensibile è instabile: ha una quantità di vapore d’alcol freddo in misura maggiore di quella che può mantenere. Il processo di condensazione scatta al passaggio della particella carica con energia sufficiente a ionizzare atomi lungo il suo cammino. Questi ioni sono i nuclei di condensazione attorno ai quali le goccioline di liquido formano una scia.

Sitografia

Link Descrizione
Physics Open Lab Principi di funzionamento e istruzioni per la realizzazione
Science in School Principi di funzionamento e istruzioni per la realizzazione


fisica/strumenti/camera_a_nebbia.1563182568.txt.bz2 · Ultima modifica: 2019/09/23 14:33 (modifica esterna)