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Recursos educativos

Construimos una cámara de niebla

 

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¿Qué es una cámara de niebla?

La cámara de niebla, también conocida como cámara de Wilson, es un dispositivo utilizado para detectar partículas de radiación ionizante. En su forma más sencilla, una cámara de niebla es un entorno cerrado que contiene vapor de agua superenfriado y supersaturado.

Cuando una partícula cargada de suficiente energía interacciona con el vapor, lo ioniza. Los iones resultantes actúan como núcleos de condensación, alrededor de los cuales se forman gotas de líquido que dan lugar a una niebla.

Al paso de las partículas se va produciendo una estela o traza, debido a los numerosos iones producidos a lo largo de su trayectoria. Estas trazas tienen formas distintivas (por ejemplo, la traza de una partícula alfa es ancha y recta, mientras que la de un electrón es más fina y muestra evidencias de ser deflectada).

¿Qué materiales vamos a necesitar?

  • Un recipiente transparente  y que pueda cerrarse herméticamente, como una pecera
  • Una chapa metálica para cerrar el recipiente
  • Unas tiras de fieltro o moqueta
  • Isopropanol (Alchohol isopropílico)
  • Hielo Seco (dióxido de carbono sólido)
  • Cinta aislante
  • Iluminación, sería ideal una flexo de lámpara halógena que se pueda orientar y regular su altura

Proceso

El CO2 sólido (nieve carbónica o hielo seco) se puede conseguir en laboratorios, y conviene usarlo pulverizado, en pequeños trozos o en placas planas y finas, te recomendamos que no utilices nunca trozos grandes.

El isopropanol está en venta en algunas droguerías, si compramos 1 litro podemos hacer bastantes experimentos de cámara de niebla.

La placa de aluminio es fácil conseguirla  en tiendas de cerramientos metálicos y cortarla a medida es fácil con una sierra o segueta.

Antes de empezar es bueno tener en cuenta algunos consejos

El hielo seco puede ser peligroso si se manipula sin cuidado, ya que en este experimento lo tenemos al aire y está sublimando, es decir, pasando de sólido a vapor está a una temperatura de -79ºC.

El isopropanol también puede ser peligroso, puesto que es muy inflamable y puede ser tóxico e irritante si se inhala o se ingiere accidentalmente.

Sólo falta ponerse manos a la obra

  • Nuestra cámara de niebla, consiste en una pecera, en cuyo fondo, hemos pegado con cola de contacto, unas tiras de fieltro o moqueta que previamente hemos impregnado de isopropanol (puede usarse una jeringuilla)
  • Después, cerraremos la pecera heméticamente con una chapa meálica, cuya cara interior estára pegada con cinta adhesiva de color negro.
  • Para que cierre herméticamente (y esto es muy importante) podemos poner a lo largo del borde la chapa una tira de burlete de goma (como el que hay en las ventanas), pero siempre de sección continua, de modo que no haya huecos cuando el canto de las paredes de la pecera se apoye sobre él.
  • Por último se cierra la cámara uniendo con cinta adhesiva la chapa metálica de aluminio y la pecera. Conviene sellarlo muy bien y tener cuidado con las esquinas. 

El Experimento

  • Colocaremos la chapa metálica con el hielo seco, es muy importante que el contacto sea  bueno, así que el lecho se debe aplanar y sobre todo, hay que usar el CO2 en forma de polvo, placas gruesas o fragmentos  pequeños.
  • Por otra parte, la temperatura del aula donde realicemos el experimento  es importante, el objetivo es que el fondo de la cámara esté frío,  pero la parte superior debe estar caliente, ya que el alcohol que empapa el fieltro debe evaporarse bien. Además el gradiente vertical de temperaturas no puede ser cualquiera para que se formen las trazas.
  • Debemos conseguir una buena iluminación del fondo negro de la cámara, que debería estar en un entorno poco iluminado. Vamos a colocar una lámpara halógena  que oriente lateralmente al fondo de la cámara (no desde encima)

¡Comenzamos a observar!

  • Antes de poder ver las trazas, tenemos que esperar unos minutos. La clave es mirar hacia la base negra de la cámara por el lado opuesto a la lámpara (que tendremos que mover para conseguir una iluminación óptima) hasta que veamos caer una lluvia de finísimas gotas de isopropanol condensado.
  • Sobre esa niebla, en una capa de unos pocos centímetros por encima de la chapa, aparecerán de vez en cuando condensaciones en forma de hilillo blanco que desaparecerán rápidamente (cómo la estela de un avión).
  • Son las trazas de particulas cargadas que atraviesan la materia. Cuando la cámara esté funcionando durante un buen rato, se verán trazas continuamente.