Visualiser la radioactivité avec une chambre à brouillard

La première chambre à brouillard a été créée en 1911 par le physicien écossais Wilson qui reçut un Prix Nobel pour sa découverte.
Elle permet de visualiser des particules en faisant apparaître des traînés de condensation lorsqu’elles interagissent avec un nuage d’alcool sursaturé.
Sur la vidéo un minerai d’uranium est posé sur la chambre et on voit l’expérience se dérouler pendant 50 minutes.

Dans une enceinte semi-étanche à l’air ambiant, une surface noire est portée à une température négative. En haut de la chambre, des supports permettent de contenir de l’alcool (éthanol) liquide. Une partie de l’alcool s’évapore grâce à sa pression de vapeur et lorsque ces vapeurs entrent en contact avec le bas de la chambre porté à une très basse température, elles se condensent sous forme de gouttelettes créant un brouillard (il existe naturellement des poussières microscopiques déclenchant la formation de ce brouillard).

Toutefois, une petite fraction des vapeurs d’alcool refroidies par l’intermédiaire de la surface froide ne se condensent pas et flottent au dessus de la surface formant un volume sursaturé en vapeur qui est instable (car constitué d’un gaz refroidi). Il suffira d’une perturbation dans la matière pour que ces vapeurs retournent à un état plus stable (l’état liquide). L’épaisseur du volume de gaz sensible est de quelques millimètres, située juste au dessus de la surface de la chambre.

La transition d’un état à un autre (ici la condensation de l’alcool gazeux) est facilitée lorsque le milieu contient des impuretés (poussières), à l’exemple de la neige qui ne peut se former dans l’atmosphère que s’il existe des sites de nucléation permettant aux cristaux de germer. Lorsqu’une particule nucléaire chargée traverse la matière, elle perd de l’énergie en ionisant sur son passage les atomes qu’elle rencontre. Les ions résultants deviennent ainsi des « impuretés » comme découvert par Wilson. Les vapeurs instables vont passer à l’état liquide en se condensant en gouttelettes là où les ions ont été crées : les ions « semés » tout au long du parcours de la particule vont rematérialiser le tracé de la particule dans la matière sous la forme de milliers de gouttelettes d’alcool. Un éclairage suffisamment fort permettra ensuite de mettre en évidence les tracés.

[Wikipedia, Merci à Jonas pour cette découverte]

  • jaqcko
    • yep, youtube est pas pratique à avoir changé le formulaire, la case se décoche du coup j’oublie :(

  • Un physicien serait-il capable de dire si les rayonnements alpha béta et coetera sont identifiables dans cette « chambre à bulle » ( c’est pas des bulles mais des gouttelettes ).
    Joli en tout cas.

  • noliramlis

    C’est quoi la vitesse d’éjection des particules au juste? je suis très étonné de pouvoir voir la progression centrifuge des « rayons » de condensation, j’aurai plus imaginé une apparition instantanée sur toute leur longueur (en apparence en tout cas)