Détection des particules
Radioactivité
La radioactivité est le phénomène résultant de la dégradation d’un atome. La radioactivité est complètement aléatoire ; autrement dit, on ne peut prédire ni quand, ni dans quelle direction un atome va émettre des particules. On distingue trois grands types de radiation : alpha (), beta (), et gamma (). Une particule alpha est identique à un noyau d’hélium, comportant deux neutrons et deux protons et ayant donc une charge de . La radiation beta est constituée de la (un électron, dont la charge est ) et la (un positron, l’antiparticule de l’électron, de charge ). Finalement, la radiation gamma est un type de radiation électromagnétique ayant généralement des longueurs d’onde de l’ordre des exahertz (=).
Chambre de Wilson
La chambre de Wilson fonctionne grâce au fait que les particules émises pendant la radiation sont chargées électriquement ; ces particules ionisent les molécules dans l‘air quand elles les rencontrent. Ensuite, puisque la chambre est super-saturée d’alcool, cet alcool se condense autour des molécules ionisées, formant la trace blanche que nous pouvons voir à l’œil nu.
Les détecteurs de particules
La chambre de Wilson a été inventée par Charles Thompson Rees Wilson en 1911 : c’est le premier détecteur de particule au monde. La première chambre était construite d’une chambre complètement hermétique et d’un diaphragme qui permettait d’augmenter rapidement le volume de la chambre et en baisser sa température, permettant ainsi la super-saturation (par vapeur d’eau ou par alcool). La méthode de construction a depuis été élaborée, et la neige carbonique est maintenant souvent utilisée à la place d’un diaphragme qui est plus compliqué techniquement à construire.
En 1936, Carl Andersen s'est vu remettre le prix Nobel de Physique pour son utilisation de chambres à brouillard en détectant les positrons et les muons dans les rayons cosmiques.
La chambre à bulles, inventée en 1952 par Donald Glaser, fonctionne sur le même principe de base que la chambre à brouillard : un cylindre est rempli d’un liquide chauffé à une température juste en dessous de sa température d’ébullition. Ensuite, un diaphragme fait augmenter rapidement le volume de la chambre et diminuer la pression, faisant entrer le liquide dans une phase super-chauffée et métastable. Les particules entrant à ce moment créent des trajets d’ionisation autour desquels le liquide se vaporise et la particule est mise en évidence par des bulles.
Un autre détecteur de particules, développé en 1959, est la chambre à étincelles. Celle-ci fonctionne également sur l'aspect ionisant des particules chargées, mais cette fois-ci il consiste à placer plusieurs plaques métalliques proches les unes des autres dans une chambre remplie d'un gaz inerte (par exemple l'hélium ou le néon, ou bien un mélange des deux). Quand une particule chargée passe à travers la chambre et ionise les gazes à l'intérieur, un courant électrique va d'une plaque à une autre en passant par les ions dans l'air. La trace ionisée est ainsi rendue visible par des étincelles.
La chambre de Wilson fonctionne grâce au fait que les particules émises pendant la radiation sont chargées électriquement ; ces particules ionisent les molécules dans l‘air quand elles les rencontrent. Ensuite, puisque la chambre est super-saturée d’alcool, cet alcool se condense autour des molécules ionisées, formant la trace blanche que nous pouvons voir à l’œil nu.
Les détecteurs de particules
La chambre de Wilson a été inventée par Charles Thompson Rees Wilson en 1911 : c’est le premier détecteur de particule au monde. La première chambre était construite d’une chambre complètement hermétique et d’un diaphragme qui permettait d’augmenter rapidement le volume de la chambre et en baisser sa température, permettant ainsi la super-saturation (par vapeur d’eau ou par alcool). La méthode de construction a depuis été élaborée, et la neige carbonique est maintenant souvent utilisée à la place d’un diaphragme qui est plus compliqué techniquement à construire.
En 1936, Carl Andersen s'est vu remettre le prix Nobel de Physique pour son utilisation de chambres à brouillard en détectant les positrons et les muons dans les rayons cosmiques.
La chambre à bulles, inventée en 1952 par Donald Glaser, fonctionne sur le même principe de base que la chambre à brouillard : un cylindre est rempli d’un liquide chauffé à une température juste en dessous de sa température d’ébullition. Ensuite, un diaphragme fait augmenter rapidement le volume de la chambre et diminuer la pression, faisant entrer le liquide dans une phase super-chauffée et métastable. Les particules entrant à ce moment créent des trajets d’ionisation autour desquels le liquide se vaporise et la particule est mise en évidence par des bulles.
Un autre détecteur de particules, développé en 1959, est la chambre à étincelles. Celle-ci fonctionne également sur l'aspect ionisant des particules chargées, mais cette fois-ci il consiste à placer plusieurs plaques métalliques proches les unes des autres dans une chambre remplie d'un gaz inerte (par exemple l'hélium ou le néon, ou bien un mélange des deux). Quand une particule chargée passe à travers la chambre et ionise les gazes à l'intérieur, un courant électrique va d'une plaque à une autre en passant par les ions dans l'air. La trace ionisée est ainsi rendue visible par des étincelles.