宇宙射線雲霧室
你知道無時無刻都有高能粒子打在你身上嗎?
目的
利用酒精雲霧室(cloud chamber)裝置，以肉眼觀察宇宙射線經由酒精蒸氣所產生的軌跡。
實驗裝置
- 於每邊約25cm立方的玻璃箱雲霧室內上方的酒精槽中注入酒精約200ml（可用棉花置於其內以增加其蒸發面積），在雲霧室底部倒入酒精約50ml（以利觀測）。
- 開啟冷卻器，等待冷卻器表面溫度降至零下 35℃ 以下，就可以開始觀測宇宙射線了。
- 96/09/11拍攝：白色的線條即是宇宙射線(cosmic ray)？
×實驗演示
- 96/11/13拍攝
×實驗演示
- 96/11/13拍攝
×實驗演示
原理思考
- 為什麼高能粒子通過雲霧室就會留下白色的軌跡？
×原理探究
將酒精冷卻至 -40℃ 左右，在雲霧室底部表面會形成一層數釐米厚的過飽和蒸氣。內部氣體分子受到宇宙射線撞擊，釋放其電子游離，因而能吸引附近的酒精蒸氣凝結，呈現清晰可見的軌跡。
討論
- 產生的軌跡似乎很快就消失，原因是？
- 酒精蒸氣軌跡有彎曲或轉角的現象，原因是？
- 每秒鐘打在我們身上的高能粒子這麼多，為什麼好像都沒有感覺？
- 本實驗於室內實驗室進行，顯示宇宙射線能穿過鋼筋混凝土構造，有沒有方式可以阻擋它？
- 一定要用酒精嗎？可否用其它液體(或氣體)取代？
- 討論宇宙射線來源？
- 討論形成各種軌跡的形狀的原因?
關於實驗
- 原實驗以液態氮置於底部冷卻，本實驗裝置與廠商合作設計，將其改為壓縮機冷卻。
- 本實驗裝置可利用影像處理計算宇宙射線數目，並以網路連線方式進行資料比較。（請參考相關連結）（國科會計畫編號: NSC 97-2515-S-008-004-MY2）
- 本實驗裝置可與台灣夸克網以閃爍體實驗所獲得的資料比較。（請參考相關連結）
參考資料
製作
曾前助理， 王中川，COOLER EXPRESS公司
指導老師
陳泰利，陳鎰鋒，蕭先雄
撰稿
王中川，陳泰利
