The cloud chamber (Wilson chamber)

Camera a nebbia (o di Wilson) La camera a nebbia è un apparecchio che permette di rendere visibili le tracce prodotte da particelle ionizzanti (particelle alfa, beta, raggi cosmici, ecc.) E’ formato da un recipiente cilindrico di vetro che contiene un campione radioattivo. Detto recipiente è collegato con una seconda camera recante una membrana. Quest’ultima viene messa in comunicazione con una camera a vuoto tramite un pistone azionato da un elettromagnete. Una coppia di elettromagneti (bobine di Helmholtz) generano un campo magnetico che permette di deviare le particelle . Una serie di lampade illumina l’interno della recipiente in vetro. Sopra la membrana di gomma si pone un disco di metallo perforato che costituisce il fondo del recipiente in vetro. Una rete metallica molto fine ricoperta di velluto nero viene sovrapposta al disco perforato. Il cilindro di vetro con il campione radioattivo è inserito nell’apparecchio. Il velluto viene imbevuto di etanolo. Infine il cilindro viene chiuso da un disco di vetro fissato da un anello metallico. L’apparecchio viene collegato con un alimentatore che fornisce corrente continua per l’elettromagnete e la bobine di Helmholtz e corrente alternata per le lampade. La camera a vuoto è collegata con una pompa pneumatica. Una valvola permette di variare il coefficiente di espansione (il rapporto fra il volume finale e quello iniziale del vapore di etanolo). La valvola viene regolata in modo da avere un basso coefficiente di espansione. Il pannello di controllo permette sia di attivare l’elettromagnete che chiude il collegamento fra la camera a vuoto e il recipiente in vetro dove si osservano le tracce, che di accendere le lampade. Quando una particella carica emessa dalla sorgente radioattiva attraversa il recipiente, il vapore di etanolo è parzialmente ionizzato. L’espansione del gas prodotta dall’abbassamento della membrana produce nel recipiente del vapore di etanolo soprassaturo. Gli ioni generati dal passaggio di una particella agiscono da nuclei di condensazione: le tracce vengono rese visibili da una scia evanescente di nebbia formata da goccioline di liquido. Queste sono prodotte dai numerosi ioni generati lungo la traiettoria delle particelle. Nel momento in cui avviene l’espansione appaiono le tracce. Queste sono sottili e ben distinte quando il coefficiente di espansione è basso: il vapore soprassaturo si condensa quasi completamente attorno agli ioni. Sono le condizioni ideali per visualizzare le tracce. Il coefficiente di espansione viene aumentato altre la metà del valore massimo possibile. In questo caso le condizioni per visualizzare le tracce peggiorano. Queste sono meno definite. Il coefficiente di espansione viene portato al massimo. In questo caso le tracce non si formano.