Il y a des radiations invisibles tout autour de nous. Jusqu’en 1896, personne ne connaissait leur existence. Mais Henri Becquerel a découvert que des roches contenant de l’uranium produisaient des rayons qui noircissaient le papier photographique.
Nous savons maintenant que de nombreuses substances sont radioactives – elles émettent des particules qui se déplacent dans l’air jusqu’à ce qu’elles soient absorbées, soit par l’air lui-même, soit par un autre matériau qui bloque leur trajectoire.
Une chambre à nuages est un bon moyen de montrer le rayonnement qui est présent dans notre environnement. C’est ce qu’on appelle le rayonnement de fond.
Que voit-on dans une chambre à nuages ?
En regardant dans une chambre à nuages, on voit les traces des particules chargées électriquement qui passent dans la chambre.
L’espace à l’intérieur de la chambre est rempli de vapeur d’alcool et, lorsqu’une particule passe, de minuscules gouttelettes d’alcool se forment, montrant sa trace. C’est un peu comme les traînées de vapeur que l’on voit lorsqu’un avion à réaction traverse la haute atmosphère froide.
D’où vient ce rayonnement ?
Les particules chargées qui produisent des traces dans une chambre à nuage sont des particules alpha et bêta (provenant d’atomes radioactifs), et des protons et des muons (provenant de l’espace).
Les particules alpha et bêta proviennent de matériaux radioactifs présents dans notre environnement :
- potassium, uranium et thorium dans les matériaux de construction et les roches du sol
- radon dans l’atmosphère
- Les muons sont comme des électrons lourds. Ils nous tombent dessus lorsque des rayonnements très énergétiques provenant de l’espace (rayons cosmiques) frappent des molécules situées très haut dans l’atmosphère, faisant éclater les molécules d’air.
Et, parce que nous, les êtres humains, sommes constitués de matériaux de notre environnement que nous avons absorbés sous forme de nourriture et de boisson, nous sommes nous aussi légèrement radioactifs.
Qu’y a-t-il dans une chambre à nuages ?
Au fond de la chambre se trouve une plaque métallique refroidie à environ -35°C. Vous pouvez voir un mince film d’alcool liquide sur le dessus.
Au sommet de la chambre se trouve une plaque de verre avec de fins fils chauffants. L’alcool s’évapore de cette plaque à une température d’environ 50°C.
De cette façon, la chambre est remplie de vapeur d’alcool ; plus chaude en haut qu’en bas.
Lorsqu’une particule traverse la région où la vapeur est la plus froide, elle provoque une condensation. Les petites gouttelettes d’alcool montrent l’endroit où la particule est passée.
On peut voir sur les traces irrégulières des particules qu’elles perdent de l’énergie en interagissant avec les molécules d’air. Les traces les plus droites proviennent des particules les plus rapides et les plus énergétiques.
Liens
- Wikipedia décrit comment différents types de chambre à nuages ont été inventés.
- Plus d’informations sur les rayons cosmiques de l’Université d’Oxford.