Cámara de nieblaJesús Fransis o Ramírez Cruz4 de julio de 20151. Introdu iónEl prin ipio bási o del fun ionamiento de una á-mara de niebla es onseguir una atmósfera saturadade vapor, de algún líquido volátil. Para esto el físi- o Charles Thomas Ree Wilson diseñó en 1911 una ámara herméti a, donde el aire del interior estabasaturado on vapor de agua, mediante un diafragmarealizaba expansiones adiabáti as para disminuir lapresión y enfriar el aire, reando una situa ión fa-vorable para que al momento en que una partí ula argada atravesara di ha atmósfera, se formabannú leos de ondensa ión, dejando un rastro visiblede su traye toria.Para Wilson, las trazas en la niebla habían si-do formadas por polvo remanente en la ámara. Deesta manera, ideó una ámara de niebla de expan-sión, la ual utilizaba un émbolo para enfriar el airey al mismo tiempo el polvo quedara en el fondo dela ámara. Aún así, las trazas seguían apare ien-do omo �nas hebras en la niebla. Wilson enton espensó que algún tipo de �nú leo invisible� estabafavore iendo la ondensa ión. Repitiendo el experi-mento on una fuente de rayos X, Wilson on�rmóuna teoría que ya rondaba en su mente: los nú leosinvisibles eran iones, es de ir, átomos despejados dealgunos de sus ele trones. La niebla que se formóal exponer la ámara a los rayos X fue mu ho másdensa, debido a que éstos emiten radia ión ionizan-te, que favore ía la ondensa ión aún más que en ondi iones normales.La ámara de niebla se onvirtió en un instru-mento de investiga ión muy útil, dando paso al des- ubrimiento de nuevas partí ulas mediante la ob-serva ión de los rayos ósmi os y al estudio de su urvatura ante la presen ia de ampos magnéti osEl objetivo de una ámara de niebla es visuali-zar trazas, e identi� ar las traye torias produ idaspor partí ulas argadas de alta energía, provenien-tes prin ipalmente de los rayos ósmi os. El origen

de los rayos ósmi os proviene de la radia ión solargenerada por erup iones solares donde los protones omponen la mayoría de esta radia ión. Estas par-tí ulas en su intera ión, produ en partí ulas se- undarias que son dete tables mediante este tipode ámaras2. Teoría rela ionadaLa ara terísti a de la radia ión que más di� ul-ta su omprensión es que es invisible. Sus efe tos nose sienten de inmediato a menos que sea de muy al-ta intensidad; sin embargo, algunos de estos efe tospueden a�orar on el tiempo. Ya sabemos que la ra-dia ión afe ta a la materia, produ iendo prin ipal-mente ioniza ión de sus átomos. Enton es es lógi opensar que si uno logra ver esa ioniza ión puededarse uenta de que allí hubo una radia ión. Por lotanto, es importante ono er ómo la radia ión in-tera iona on la materia, pues esto nos permitirádiseñar ade uadamente un dete tor de radia ión.Así es ne esario que reali emos una distin ión delos diferentes grupos de parti ulas de radia ión.En primer lugar tenemos a los protones, partí- ulas alfa, iones pesados en general y produ tosde �sión. Todos ellos se ara terizan por tener arga positiva y masa grande, por lo menos 1840 ve es mayor que la de los ele trones. Así,al ruzar velozmente un material donde predo-minan los ele trones, es omo si una bala de añón atravesara una región llena de pelotasde ping-pong. El proye til va golpeando a losele trones, pero sin ambiar sensiblemente sutraye toria original, y sólo después de mu hosde estos hoques va perdiendo su energía hastadetenerse. Su traye toria es esen ialmente unalínea re ta. Su longitud depende de su energíaini ial y de la densidad de la materia.1

Prá ti a 8El segundo grupo de radia iones, que in luye alos ele trones y las partí ulas beta. Al ho aréstos on la materia es omo si fueran pelo-tas de ping-pong sobre otras iguales, por tenerlos proye tiles la misma masa que los ele tro-nes atómi os. Ahora los proye tiles pueden serrebotados y pueden ambiar de dire ión no-tablemente en un solo hoque, por lo que sutraye toria es en zig-zag; in luso pueden retro-dispersarse y salir del material. Sus al an es noson todos iguales, y resultan bastante mayoresque los del grupo anterior.En el ter er grupo vamos a in luir los rayos X ylos rayos gamma. Éstos sufren prin ipalmente tresefe tos: el efe to fotoelé tri o, el efe to Compton yla forma ión de pares. Cuando su ede el efe to foto-elé tri o, el fotón (Rayo X o gamma trans�ere todasu energía a un ele trón del material; esta energíase usa por una parte para liberar al ele trón y porotra para darle velo idad. Si su ede el efe to Com-pton, la energía del fotón original se reparte entreun ele trón del material y un nuevo fotón más dé-bil. Por último, si la energía del fotón original esmayor que 1.02 MeV, puede su eder la forma iónde pares, en que el fotón se transforma en un parele trón-positrón (e−, e+).Las radia iones que hemos men ionado tienenmuy po a energía; por tanto, no nos daríamos uen-ta de ellas, sin ayuda adi ional. Los dete tores deradia ión aprove han algún efe to para intensi� ar-la y así ha erla más notable. Con esta idea se handesarrollado mu hos tipos diferentes de dete tor.Un dete tor en partí ular es la ámara de niebla.3. MaterialCámara de niebla.Regulador de 12 V CD on adaptadorAl ohol isopropíli o.Vaso de pre ipitado.Hielo.Re ipiente amplio.Muestras radia tivas.

4. Pro edimiento experimen-talPara la realiza ión de esta a tividad se siguieronlos siguientes pasos:1. Ajustar el revestimiento interior de la ámarade tal modo que se toque el fondo de ésta ytodos los LEDS que la omponen puedan servisibles.2. Agregar entre 30ml y 40 ml de al ohol isopro-píli o sobre el fondo de la ámara, pro urandoque la tira de artulina o �eltro que ubre elinterior lo absorba.3. Colo ar la varilla de la fuente radioa tiva onel tapón en el agujero en el interior de la á-mara. Para observar partí ulas de radia ión defondo ósmi o, olo ar en lugar de una fuenteradia tiva, una varilla de latónn y olo ar un able de alta tensión a la misma.4. Cone tar una manguera a la bomba de ir u-la ión y olo ar la bomba en un re ipiente deagua on hielo, donde su uso está re omenda-do a 1kg de hielo por hora de fun ionamiento,para lo ual hay que asegurarse de agregar su-� iente agua.5. Cone tar la bomba a la red elétri a. Si el aguano omienza a �uir, probar su ionando por lamanguera de desague.6. Cone tar la fuente de alimenta ión de 12 VCD a la ámara de niebla para alimentar a losLEDS y one tar di ha fuente a la red elé tri- a.7. Esperar alrededor de 15-30 minutos para ob-servar las primeras trazas por la ruz ruzadade los leds. De preferen ia bus ar un ambienteque sea os uro.8. Cuando se haya terminado la a tividad, des o-ne tar la fuente de alimenta ión de 12 V CDpara prevenir que el agua se ongele y dañe alinterm abiador de alor. Continuar por la i- ru la ión del agua por otros 5 minutos paradespués des one tar la bomba y retirar el aguadel inter ambiador de alor.2

Prá ti a 85. Analisis y resultadosDuarente la realiza ión del experimento, se logra-ron observar partí ulas alfa, beta y gamma, provi-nientes del fondo ósmi o. Las parti ulas que se ob-servaron on mayor fre uen ia fueron prtí ulas alfay las que se obseraron on menor fre uen ias fuee-ron las partí ulas gamma.También se observó quelas trazas de mayor tamaño fueron dejadas por par-ti ulas alfa y beta , por lo ontrario las trazas maspequeñas orrespondieron a las parti ulas gamma.A ontinua ión se presetan imagenes de las trazasde di has partí ulas.

Figura 1: Traza de partí ula alfa

Figura 2: Traza de partí ula beta6. Con lusiónComo se puede apre iar, la ámara de niebla esun dete tor que fa ilita la observa ión de las partí- ulas ósmi as y otros tipos de partí ulas radia ti-

vas omo las alfa, beta y gamma. De esta manera

Figura 3: Traza de partí ula gammase puede a�rmar, aunque no podemos ver ni sentir,que somos bombardeados onstantemente por par-tí ulas ósmi as donde la ámara de niebla nos ayu-da a omprobar la existen ia de estas partí ulas. Setrata, por otra parte, de una a tividad ilustrativa,didá ti a y ompleta.7. Referen iasRi kards Campbell, Jorge. \textit{LasRadia iones: Reto y Realidades. Con-sultado: 1 de Julio de 2015. Disponible en:http://bibliote adigital.il e.edu.mx/sites/ ien ia/volumen1/ ien ia2/08/htm/radia io.htm.Trujillo Alfaro, L. y Rodriguez Rodri-guez N. Cámara de Niebla para VisualizarPartí ulas Cargadas Ionizantes. Consul-tado 1 de Julio de 2015. Disponible en:www.resear hgate.net/pro�le/He tor\_Vega-Carrillo/publi ation/270396323\_Cmara\_de\_Niebla\_para\_Visualizar\_Part ulas\_Cargadas\_Ionizantes/links/54a9e0 90 f2ee 56e6 849.pdf.Caja Magí a. Dete tor de partí ulas. Con-sulta 2 de Julio de 2015. Disponible en:http://www.feriadelas ien ias.unam.mx/anteriores/feria20 /feria097\_01\_dete tor\_de\_parti ulas.pdf3