Para visualizar la trayectoria de las partículas es necesario crear en la cámara una atmósfera de vapor sobresaturado en la que las radiaciones forman las trazas. Para ello, se ha sitúa metanol, a temperatura ambiente, en un receptáculo situado debajo de la cámara. Para conseguir la sobresaturación, se ha de enfriar el vapor. El método consiste básicamente en poner en contacto un cuerpo a baja temperatura, por ejemplo hielo seco, con vapor a condensar. Así, se sitúa hielo seco prensado en el fondo de la cámara, lo que da lugar a un fuerte enfriamiento y, como consecuencia, se produce un gradiente térmico entre la tapa y el fondo de la cámara. El metanol es un líquido muy volátil que comienza a producir vapor que se difunde hacia abajo y encuentra zonas cada vez más frías. De esta forma, el vapor comienza a sobresaturarse. Así, se tendrá niebla mientras dure el contacto con el cuerpo frío.
En estas condiciones, cuando una partícula ionizante entra en la cámara colisiona con las moléculas del vapor del metanol y se generan iones libres que van a actuar como núcleos de condensación porque el vapor de la cámara se condensa alrededor de ellos. Así, se forman pequeñas gotas de niebla que permiten visualizar la trayectoria de la partícula ionizante.
Figura 1. El funcionamiento consiste en la condensación de alcohol en torno a iones formados por el paso de dichas partículas.
El cúmulo de iones producidos sucesivamente haría que no fuese posible distinguir las nuevas trazas, y por ello es necesario retirar dichos iones del interior. La manera de hacerlo es originando una diferencia de potencial entre dos regiones opuestas de la cámara. Este proceso se ha de llevar a cabo continuamente para que sea posible la visualización de nuevas trazas.
La cámara de niebla empleada en el laboratorio para la visualización de la trayectoria de las partículas (figura 2) está constituida por:
- Una parte superior : Tapa con ventana de observación
- Una parte intermedia: Cámara con una ventana de iluminación en cuyo interior se forma la niebla.
- Una parte inferior: Pequeña cámara con un recipiente para el hielo seco que está sujeta con un resorte.
Adicionalmente, la cámara de niebla tiene un electrodo de rejilla de alambre y un instrumento de iluminación con fuente tensión y aspiración incorporadas. La fuente de luz es una lámpara de halógeno que permite tener un buen contraste entre el fondo negro de la cámara y las trazas.
Figura 2. Cámara de niebla empleada en el laboratorio.
4. Resultados
a) En primer lugar, se observará la interacción de distintas radiaciones con la materia: En el interior de la cámara de niebla del laboratorio, se pueden observar distintas trayectorias en función de los distintos tipos de partículas ionizantes.
Ø
Partículas alfa: Las partículas alfa son núcleos de Helio
cargados positivamente, (
).
Ø Partículas beta: Las partículas beta son electrones y positrones.
Ø Radiación gamma: Es una radiación de naturaleza electromagnética, por tanto no posee ni carga ni masa. Los núcleos excitados, de forma espontánea tienden a pasar a estados de menor excitación. La energía excedente procedente de esta cambio de estado del núcleo se suele emitir en forma de fotones, constituyendo la denominada radiación gamma.
Ø Radiación Cósmica: Está constituida por electrones rápidos procedentes de la radiación, electrones secundarios de la radiación gamma, que atraviesan las paredes de la cámara de niebla y partículas.
b) Una vez visualizadas las trayectorias seguidas por las distintas partículas dentro de la cámara de niebla, se tratará de determinar la vida media del 220Rn a partir de las trazas observadas en la cámara de las partículas alfa que emite esta especie. Para ello, se empleará un video registrado en el laboratorio (otro vídeo más largo).
Las camisetas de camping-gas que se venden aún hoy contienen sales de Torio (232Th), en cuya cadena de desintegraciones se forma 220Rn, que al ser un gas, tiende a escaparse de la muestra. Colocamos una de estas camisetas dentro de la cámara de niebla y dejamos que por la atmósfera de la cámara se difunda el gas radón, cuya vida media es de 56 segundos. Tras unos minutos, retiramos la muestra y empezamos a grabar las trazas que se generan.
La desintegración del 220Rn es muy característica, dado que el núcleo en el que decae emitiendo una partícula alfa, el 216Po tiene una vida media de tan sólo una décima de segundo. Esto hace que prácticamente se produzcan dos emisiones alfa consecutivas desde el mismo punto. Esto forma una traza en forma de V fácilmente reconocible. Se contabiliza el número de desintegraciones del 220Rn por unidad de tiempo en la región observada de la cámara de niebla y se hace la evolución de esta actividad a lo largo del tiempo. A partir de estos datos se puede obtener la vida media.