天天科普丨如何观察看不见的粒子运动和变化情况?

宇宙射线-云雾室

观看者可通过观看粒子、通过云雾室的轨迹了解科学家发现粒子的过程以及设备。

英国物理学家威尔逊于1894年发明了一个叫“云雾室”(Cloud Chamber, Wilson ·Chamber)的装置,它里面充满了干净空气和酒精(或乙醚)的饱和汽。“云雾室”中如果闯进去一个肉眼看不见的带电微粒,它就成了“云雾”凝结的核心,形成雾点,这些雾点便显示出微粒运动的“足迹”。因此,科学家可以通过“云雾室”,来观察肉眼看不见的基本粒子(电子质子等)的运动和变化情况。

威尔逊(Charles Thomson Rees Wilson,1869-1959),1894年起研究云雾中的光学现象。1895年,他设计了一套设备,使水蒸气冷凝来形成云雾。当时普遍认为,要使水蒸气凝结,每颗雾珠必须有一个尘埃为核心。威尔逊发现:潮湿而无尘的空气膨胀时出现水滴。他认为这可能是水蒸气以大气中导电离子为核心而凝聚的结果。

威尔逊云雾室是前一个时期研究放射现象的一种仪器,它由一个放射源和云室两个主要部分组成。放射源是由镭或钍放射性材料做成的,对放射源要求主要是安全问题。使用中要求使用者必须仔细认真,要注意防护,使用后要求及时将放射源放入铅盒中加以保存。该仪器既可提高实验效果,又大大增加了使用的安全性。“高温扩散云室”使用的放射源为镅241,其放射性活度在安全使用范围中。中国原子能机构规定:放射源的放射性活度小于1000内刻(镅241的放射性活度为8000贝刻至9000贝刻),使用者可以豁免,用户可安全使用。

【编辑:刘思】

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