Jak zachytit kosmické záření doma ve sklenici

ENERGIE SE NIKDY NEZASTAVÍ vyzařující vesmírem nebo na Zemi. Za více než deset let se stovky milionů vzorků z nikdy nekončící záplavy protonů, jader a dalšího atomového odpadu shromáždily v kbelíku kosmického záření Mezinárodní vesmírné stanice – přístroji zvaném Alpha Magnetic Spectrometer. Tady doma oblačné komory – jako ty, které používá CERN, Evropská organizace pro jaderný výzkum se sídlem ve Švýcarsku – osvětlují neviditelnou vesmírnou bouři.

V březnu 1951, dlouho Populární věda přispěvatel Kenneth M. Swezey připravil vesmírné nadšence a domácí kutily podrobným návodem k výrobě mlžné komory pomocí sklenice na arašídové máslo. „Tajemství každé mlžné komory je přesycená pára,“ napsal Swezey. „Jak se atomové částice vrhají přes tuto páru, kondenzují molekuly ve své dráze a zanechávají viditelné kapičky – jako stopy páry vysoko létajících letadel.“

První oblaková komora byla navržena fyzikem Charlesem Thomasem Reesem Wilsonem v roce 1895, aby reprodukovala vzduchem přenášené obláčky a studovala jejich chování. V roce 1910 začal špehovat stopy nabitých částic, které ionizovaly přesycený vzduch a způsobily tvorbu kapiček vody. Přibližně ve stejnou dobu fyzik Victor Hess zjistil, že nabité částice, které nazval kosmickým zářením, vstupují do zemské atmosféry z vesmíru, za objev, který mu v roce 1936 vynesl Nobelovu cenu.

Navzdory jejich všudypřítomnosti zůstává původ těchto nebeských jisker záhadou, ačkoli supernovy a obyčejné hvězdy, jako je naše slunce, jsou podezřelé, že jsou primárními zdroji. Paprsky energie se srážejí s atomy v horní atmosféře Země a vytvářejí nabité subatomární částice, jako jsou piony, miony, elektrony a pozitrony, jejichž ionizované stopy se v oblačných komorách zobrazují jako vřetenové čáry. Záření zde na Zemi také generuje kosmické záření.

Když Swezey v 50. letech nabídl svou domovskou komoru, zdálo se její použití poněkud praktické. V titulcích dominovaly obavy z jaderné války, vyvolané zhoršující se studenou válkou. Podomácku vyrobená mlžná komora dokáže detekovat atomové částice z blízkých explozí, nemluvě o alfa částicích, produktech radioaktivního rozpadu ze zdrojů, jako je plynný radon, a gama záření z radia, které se až do 70. let minulého století stále malovalo na ciferníky hodinek.

Chcete-li pozorovat bouři z kosmického záření, začněte skleněnou nebo plastovou nádobou – čím větší, tím lepší. Tmavé pozadí, jako je černá plsť nalepená uvnitř základny a víka, umocní zážitek. Nasyťte materiál na dně lihem, zavřete víko a postavte sklenici dnem vzhůru na lůžko se suchým ledem. Jak se zařízení ochlazuje, tvoří se pára. Vypněte světla a posviťte baterkou skrz nádobu. Měly by se objevit tenké čáry, některé dokonale rovné (vysokoenergetické miony, dostatečně velké na to, aby prorazily nádobu), jiné klikaté (elektrony a pozitrony tak malé, že odrážejí okolní částice) a další jako mazací šmouhy (alfa zplozená radonem). částice, těžké a vysoce nabité, takže shromažďují iontový doprovod).

Náš recept na oblačné komory z roku 1951 bude fungovat i dnes, ačkoli CERN nabízí aktualizované instruktážní video, které používá stejné základní ingredience. Nemůžete najít suchý led? Hotové zákalové komory budou fungovat při běžných teplotách mrazáku. Vše, co potřebujete, je téměř čistý etanol a horká voda k vytvoření cloudu (a několik stovek dolarů navíc na pokrytí nákladů na vybavení).