Ympärillämme on näkymätöntä säteilyä. Ennen vuotta 1896 kukaan ei tiennyt sen olemassaolosta. Mutta sitten Henri Becquerel havaitsi, että uraania sisältävät kivet tuottivat säteilyä, joka mustasi valokuvapaperin.
Nyt tiedämme, että monet aineet ovat radioaktiivisia – ne lähettävät hiukkasia, jotka kulkevat ilmassa, kunnes ne absorboituvat joko ilmaan itseensä tai johonkin muuhun aineeseen, joka estää niiden kulkureitin.
Pilvikammio on hyvä keino näyttää ympäristössämme oleva säteily. Tätä kutsutaan taustasäteilyksi.
Mitä näet pilvikammiossa?
Pilvikammioon katsoessasi näet sähköisesti varautuneiden hiukkasten jäljet, kun ne kulkevat kammion läpi.
Kammion sisällä oleva tila on täytetty alkoholihöyryllä, ja hiukkasen kulkiessa sen läpi muodostuu pieniä alkoholipisaroita, jotka näyttävät sen jäljen. Se on vähän kuin höyryn jäljet, joita näkee, kun suihkukone lentää korkean, kylmän ilmakehän läpi.
Mistä tämä säteily tulee?
Varautuneet hiukkaset, jotka tuottavat jälkiä pilvikammiossa, ovat alfa- ja beetahiukkasia (radioaktiivisista atomeista) sekä protoneita ja myoneja (avaruudesta).
Alfa- ja beetahiukkaset tulevat ympäristössämme olevista radioaktiivisista aineista:
- Kalium, uraani ja torium rakennusmateriaaleissa ja maakivissä
- radon ilmakehässä
- Muonit ovat kuin raskaita elektroneja. Niitä sataa päällemme, kun avaruudesta tuleva erittäin energinen säteily (kosmiset säteet) osuu korkealla ilmakehässä oleviin molekyyleihin ja murskaa ilmamolekyylejä.
Ja koska me ihmiset koostumme ympäristöstämme peräisin olevista materiaaleista, joita olemme ottaneet ravinnoksemme ja juomaksemme, mekin olemme lievästi radioaktiivisia.
Mitä pilvikammiossa on?
Kammion pohjassa on metallilevy, joka on jäähdytetty n. -35°C:een. Sen päällä on ohut kalvo nestemäistä alkoholia.
Kammion yläosassa on lasilevy, jossa on hienoja lämmityslankoja. Alkoholia haihdutetaan tältä levyltä noin 50 °C:n lämpötilassa.
Siten kammio täyttyy alkoholihöyryllä; ylhäällä on lämpimämpää kuin alhaalla.
Kun hiukkanen kulkee alueen läpi, jossa höyry on kylmintä, se saa aikaan tiivistymistä. Pienet alkoholipisarat osoittavat, mistä hiukkanen on kulkenut läpi.
Epäsäännöllisistä hiukkasjäljistä näkee, että ne menettävät energiaa vuorovaikutuksessa ilmamolekyylien kanssa. Suorimmat jäljet ovat peräisin nopeimmista ja energisimmistä hiukkasista.
Linkkejä
- Wikipedia kuvaa, miten erityyppiset pilvikammiot on keksitty.
- Lisää kosmisesta säteilystä Oxfordin yliopistosta.
Lisätietoa kosmisesta säteilystä Oxfordin yliopistosta.