Cámara de niebla para niños

La cámara de niebla, también conocida como cámara de Wilson, es un aparato especial que se usa para ver partículas muy pequeñas que no podemos ver a simple vista. Imagina que es como una caja mágica que nos permite "ver" el rastro que dejan estas partículas invisibles.

Dentro de una cámara de niebla, hay un vapor muy frío y concentrado, como el vapor de agua o de alcohol. Cuando una partícula cargada, que tiene energía, pasa por este vapor, lo "desordena" un poco, creando pequeños puntos cargados llamados iones. Estos iones son como imanes diminutos que atraen el vapor, haciendo que se formen gotitas de líquido alrededor de ellos. Así, la partícula deja un rastro visible, como una pequeña nube o niebla, a lo largo de su camino.

Cada tipo de partícula deja un rastro diferente. Por ejemplo, las partículas alfa dejan un rastro más ancho y recto, mientras que los electrones dejan un rastro más fino y a veces curvo.

Si se coloca un imán cerca de la cámara, las partículas cargadas se curvan en direcciones opuestas, dependiendo de si tienen carga positiva o negativa. Esto ayudó a descubrir el positrón, una partícula con la misma masa que un electrón, pero con carga positiva.

¿Quién inventó la cámara de niebla?

La cámara de niebla fue inventada por un científico escocés llamado Charles Thomson Rees Wilson (1869-1959). Él se inspiró en las nubes y los fenómenos ópticos que veía en el aire húmedo mientras trabajaba en una montaña.

En 1911, Wilson perfeccionó su primera cámara de niebla. Dentro de la cámara, el aire estaba lleno de vapor de agua. Cuando Wilson expandía el aire rápidamente, este se enfriaba y el vapor empezaba a formar gotitas. Si una partícula invisible pasaba en ese momento, el vapor se condensaba en los iones que dejaba la partícula, haciendo visible su rastro.

Gracias a su importante trabajo con la cámara de niebla, Charles Wilson recibió el Premio Nobel de Física en 1927, junto con Arthur Compton.

Tipos de cámaras de niebla

Cámara de niebla de difusión

En 1936, Alexander Langsdorf desarrolló la cámara de niebla de difusión. A diferencia de la cámara original de Wilson, esta funciona de forma continua. Necesita que la parte de abajo esté muy fría, a menudo usando hielo seco. Se suele usar vapor de alcohol porque se condensa a diferentes temperaturas. ¡Incluso se puede construir una versión sencilla en casa para ver los rastros de partículas de los rayos cósmicos!

¿Cómo funciona una cámara de niebla de difusión?

Fig. 3: Esquema de una cámara de niebla de difusión.

Fig. 4: Cómo se forman los rastros en una cámara de niebla de difusión.

Una cámara de niebla de difusión sencilla tiene una parte superior caliente y una inferior fría (mira la Fig. 3). Se coloca alcohol líquido en la parte caliente para que se evapore. Este vapor de alcohol baja y se enfría, condensándose en la placa fría de abajo. Así se crea una zona donde el vapor está muy concentrado.

Cuando las partículas cargadas pasan por esta zona, dejan un rastro de iones. El vapor de alcohol se pega a estos iones, formando pequeñas nubes que muestran el camino de la partícula (mira la Fig. 4). Si las partículas vienen de una fuente, es fácil ver de dónde salieron. La Fig. 5 muestra cómo una partícula alfa se desvía al chocar con algo.

Fig. 5: Una partícula alfa se desvía en una cámara de niebla de difusión.

Para ver mejor los rastros, se usa un fondo oscuro y una luz que ilumine las gotitas blancas. A veces, un campo eléctrico ayuda a que los rastros se vean más claros y evita que otras nubes los tapen.

Si se aplica un campo magnético, las partículas con carga positiva y negativa se curvarán en direcciones opuestas.

Otros inventos inspirados en la cámara de niebla

La cámara de niebla no solo nos ayudó a entender el mundo de las partículas, sino que también inspiró muchos otros inventos importantes.

• Cámara de burbujas: Inventada por Donald Glaser en 1952, esta cámara usa un líquido muy caliente en lugar de vapor. Cuando una partícula pasa, crea burbujas en su camino. Fue muy útil para estudiar partículas subatómicas y Glaser ganó el Premio Nobel por ello en 1960.

• Detectores de proporcionalidad: Aparatos como el contador Geiger-Müller detectan partículas convirtiendo las señales de los iones en impulsos eléctricos. Son importantes en la física, la astronomía y la medicina.

• Cámara de chispas: Esta cámara usa placas de metal en un gas. Cuando una partícula pasa, crea una chispa entre las placas, mostrando su trayectoria. Fue muy usada en experimentos con aceleradores de partículas.

• Detectores de estado sólido: Son dispositivos modernos que usan materiales semiconductores para registrar las interacciones de las partículas. Aunque no muestran un rastro visual, son muy precisos y se usan en telescopios espaciales y aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

• Aplicaciones en tecnología moderna: La idea de la cámara de niebla se usa hoy en día en muchos lugares, como en los detectores de radiación en centrales de energía y en los aparatos que miden la radiación para la seguridad o en medicina. Los dosímetros personales, que usan las personas que trabajan con radiación, también se basan en estos principios.

Véase también

En inglés: Cloud chamber Facts for Kids