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Concept
Chambre à brouillard
Résumé
Une chambre à brouillard est un détecteur de particules qui montre sous la forme de traînées de condensation le passage des particules nucléaires dans la matière. Il s'agit d'une enceinte (étanche ou non) dans laquelle une phase vapeur d'eau ou d'alcool sursaturée est présente. La sursaturation est créée via deux principes physiques différents :
par expansion du volume de l'enceinte via un piston : il s'agit des chambres à expansion ou Chambre de Wilson (1911) ;
par refroidissement du support de l'enceinte : il s'agit des chambres à diffusion ou Chambre de Langsdorf (1939).
Les chambres de Wilson fonctionnent de manière « pulsée », c'est-à-dire qu'elles ne montrent les rayonnements qu'une à deux fois par minute étant donné la nécessité de réaliser des cycles de détente via le piston. Le solvant utilisé peut être de la vapeur d'eau ou un mélange eau/alcool. Elles peuvent cependant fonctionner suivant un plan vertical pour voir les particules « venant d'en haut » ce qui explique leur utilisation jusque dans les pour l'étude du rayonnement cosmique. Les chambres de Langsdorf (diffusion cloud chamber) fonctionnent uniquement avec une phase d'alcool pur, le froid extrême () de la surface empêchant l'utilisation d'eau (celle-ci cristalliserait). Le plan de fonctionnement est uniquement horizontal, la couche sursaturée se mettant en place par gravité au-dessus de la surface refroidie. Les traces blanches observées dans ces machines sont constituées de milliers de gouttelettes d'eau ou d'alcool qui se sont condensées là où est passée une particule nucléaire. En fonction de la forme des tracés (longueur, trajectoire, densité des gouttelettes), on pourra identifier la particule ayant traversé le détecteur. Seules les particules nucléaires chargées (capable d'ioniser la matière) sont détectables dans les chambres à brouillard. Au niveau de la mer, particules sont communément observables : les particules alpha, les protons, les électrons et les muons (bien que ces derniers soient très discrets étant donné leurs faibles interactions dans la matière dues à leur vitesse relativiste).
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