Extrait du @YvesDelhaye.Be http://www.yvesdelhaye.be
Détection de rayons
cosmiques dans une chambre à nuage
- Sciences - Physique - Particules élémentaires -
Date de mise en ligne : dimanche 19 mars 2006
Description :
Description de la construction d'un détecteur de rayons cosmiques "artisanal" : une chambre à nuage
@YvesDelhaye.Be
Nous sommes en permanence bombardés par des rayons cosmiques. Provenants du soleil, des protons viennent heurter des atomes dans la haute atmosphère. Des restes de supernovae ou du big bang parviennent jusqu' à nous. Des gerbes de particules jaillissent de ces collisions et nous traversent à chaque instant.
Ayant lu quelques descriptions sur le web de détecteurs artisanaux, je me suis lancé dans la construction.
C'est étonnamment facile !
Près à l'action Matériel nécessaire :
un aquarium en plastique
des plaques de feutre autocollant une plaque métallique peinte en noir de la toile isolante
de l'isopropanol PUR (Il faut avoir un ami chimiste !) ATTENTION : C'est un produit toxique.
de la carboglace (On dit aussi glace carbonique.) ATTENTION : -80 °C NE PAS TOUCHER A MAINS NUES un bac en bois (j'ai utilisé un vieux tiroir !)
des plaques de frigolite
une (ou plusieurs) lampe(s) de poche - OU un vieux projecteur de diapositive une grosse brique
Construction :
Coller le feutre au fond de l'aquarium.
Plaques de feutres collées Les magasins de bricolages sont vos amis !
La plaque métalique doit faire couvercle et donc dépasser le bord supérieur de l'aquarium de quelques centimètres.
La plaque métallique
Les parois intérieures du tiroir doivent être tapissées de frigolite. Ne pas hésiter à mettre plusieurs couches pour le fond. Laisser 4 à 5 cm de profondeur libres.
Vieux tiroir et frigolite
Remplir le tiroir de carboglace. (La frigolite est là pour isoler thermiquement.)
Carboglace ATTENTION :
- 80°C
Saturer le feutre d'isopropanol.
Isopropanol S'il y en a de trop, celà fera joint entre l'aquarium et la plaque métallique
Poser l'aquarium sur la plaque, face noire vers l'intérieur de l'aquarium. Si la plaque a une rainure dans laquelle le bord de l'aquarium vient s'emboîter, c'est encore mieux.
Coller les bords de l'aquarium sur la plaque avec la bande isolante en veillant à ne pas remonter de plus d'un cm ou deux sur les parois.
Poser la plaque sur la carboglace. Le fond de l'aquarium est vers le haut.
Poser la brique (ou un objet lourd PAS DU PLOMB !) sur l'aquarium. Le but étant d'assurer l'étanchéité de l'ensemble.
Grosse brique
Déposer l'ensemble dans une pièce obscure.
Attendre une quinzaine de minutes.
En action
Après quinze minutes, si vous braquez le rayon de la lampe de poche parallèlement à la plaque noire en rasant le fond, vous allez observer comme une légère rosée ou un brouillard qui se dépose sur la plaque.
C'est l'isopropanol qui se condense.
Brouillard d'isopropanol
Eclairage par projecteur de diapositives Le plus efficace jusqu'à présent.
De temps en temps vous allez observer une trainée blanche, comme le passage d'un avion en altitude dans un ciel clair.
Trace en haut à gauche Une trace très nette : souvent elles sont moins évidentes.
Voilà, vous venez de voir passez un rayon cosmique ! (Plus exactement un muon résultant de la collision d'un rayon cosmique dans la haute atmosphère !)
Parfois il s'agira d'un mince filet, parfois vous aurez la chance d'observer une grosse trainée occupant un volume similaire à celui d'une cigarette. Dans ce cas, il s'agit probablement d'une particule alpha issue de la désintégration d'un atome de Radon. Ce gaz inerte provient du sol et des matériaux de construction. Il s'agit de radioactivité naturelle.
Particule alpha
Il faut "chipoter" avec la lampe et apprendre à les voir. Soyez patient !
Je n'ai pas réussi à avoir de photo nette des trainées. Mon appareil faisant de la mise au point automatique et attendant systématiquement une ou deux secondes avant de déclencher celà s'est avéré plus difficile que de construire le détecteur ! Il semble que tous ceux qui ont réalisé l'expérience se soient heurté à la même difficulté.
Heureusement, une amie professeur de photographie m'a aidé pour les photos de trace (et pour quelques autres aussi !)
Principe de fonctionnement :
L'isopropanol est un alcool. A température ambiante, il s'évapore. A - 80°C, il devrait être liquide. A proximité de la plaque il devrait donc être liquide mais n'a pas encore eu le temps de se liquéfier. Cette vapeur est dite sursaturée.
Le passage d'une particule ionisante et de haute énergie brise cet équilibre fragile et fait se liquéfier la vapeur brutalement. C'est cette trainée de condensation que l'on observe.
La chambre à nuage Pour avoir une vision d'ensemble Liens :
http://www.cosmicrays.org/
En anglais
www.cloudchambers.com propose de belles photos mais est un lien commercial ! (Je ne suis jamais enthousiaste avec celà !)
La chambre à nuage de Wilson
CambdridgePhysics
