A habkamra
(újabb lehetőség az α-sugárzás kimutatására)
Évszázada már, h o g y 1896-ban H. B e c q u e r e l felfedezte a radioaktivitást, é s e g y évtized alatt sikerült tisztázni a radioaktív sugarak mibenlétét. Mint kiderült, a radioaktivitás e g y e s a t o m m a g o k k ü l s ő behatás nélkül v é g b e m e n ő , sugárzással kísért átalakulása, a kibocsátott sugárzás pedig három összetevőre bontható: az alfa-, a béta- é s a g a m m a sugarakra.
Az alfa-sugárzás az egyes radioaktív atommagok által kibocsátott, kétszeresen ionizált, hélium i o n o k b ó l , a béta-sugárzás elektronokból áll, míg a g a m m a sugárzás elektromágneses hullám.
A radioaktív sugárzás kimutatására - e n n e k az anyagra t ö r t é n ő hatása alapján - változatos eljárásokat dolgoztak ki. Így létrehozták az ionizációs kamrát, a Geiger-Müller számlálót, a fotoemulziós detektort, a ködkamrát, a b u b o r é k k a m rát, a szilárdtest-nyomdetektort, a szikrakamrát, a félvezető-detektort ... és végül megszületett a habkamra is. Ismerkedjünk meg ezzel a legújabb alfa-sugár d e t e k t o r r a l !
A h a b k a m r a e l k é s z í t é s e :
R a g a s s z u n k ö s s z e á t l á t s z ó p l e x i l a p o k b ó l e g y felül nyitott ( 2 0 c m hosszú, 1 c m széles, 10 c m magas) edényt, az ú.n. detektor kamrát. Ezt töltsük fel h a b b a l pontosan színültig.
Ezzel sugárzásdetektorunk el is készült ( 1 . ábra).
Az a l f a - s u g á r z á s k i m u t a t á s a :
Helyezzünk a frissen töltött habkamra fölé, a habtól 5-10 mm-re, e g y a sugár- forrást ( 2 a . ábra). Figyeljük m e g a hab szabad felszínének alakját. Kövessük e n n e k alakváltozását legalább félórán keresztül. M e g l e p ő látványban lehetünk részesek: ahol a habot alfa-sugárzás éri, felszínében e g y m é l y e d é s keletkezik.
A 2. ábra képsora bemutatja, miként növekedik a „hab-kráter" m é l y s é g e az i d ő elteltével. Úgy félóra múltán a hab-gödör mélyülése leáll, m é l y s é g e e g y e n l ő lesz az a részecskék hatótávolságával. E n n e k értéke 4 c m körül van, tehát l e v e g ő b e n az a részecskék ekkora út megtétele után f é k e z ő d n e k le.
A 2b. és a 2c. ábrákat szemlélve feltűnhet az is, hogy a h a b b o m l á s a e l ő b b a sugárforrástól távolabb kezdődik, amit a két kezdeti m é l y e d é s m e g j e l e n é s e tanúsít. E b b ő l arra következtethetünk, hogy a levegőben l e f é k e z ő d ő a r é s z e c s k e a pálya v é g é n - ott, ahol már jóval lassabban halad - hatékonyabban bontja el (pukkasztja ki) a hab apró buborékait.
Még e g y k í s é r l e t k ö v e t h e t ő nyomon a 3. ábra képsorán. Itt az a r é s z e c s k é k v é k o n y anyagrétegeken történő áthaladását vizsgáljuk. Közvetlenül az a sugár.
forrás e l é helyezünk e l ő b b egyrétegű, majd két-, három- é s négyrétegű v é k o n y műanyag fóliát ( a sugárforrást egyszerűen b e c s o m a g o l j u k a kívánt számú fóliával). A képsor az egyre vastagodó műanyag lapok f é k e z ő hatását tárja elénk.
F i r k a 1 9 9 7 - 9 8 / 2 7 5
Amint látható, három, egyenként 10μm vastagságú P.V.C. fólián m é g áthaladnak az a részecskék, viszont négy réteg már meggátolja e z e k h a b h o z jutását. Innen magától adódik a megállapítás, hogy a 3 0 - 4 0 μ m vastagságú műanyag ugyan- akkora f é k e z ő hatást fejt ki, mint a 4 cm-es levegőréteg.
A j á n l á s o k :
• Sugárforrásként használjuk a tanári kísérletező készlet 9 82 4 1 A m α-sugárfor- rást, e n n e k aktivitása 1 μCi.
7 6 Firka 1 9 9 7 - 9 8 / 2
• A hab előállítható egy egyliteres műanyag flakon erőteljes felrázásával, miután tettünk b e l e 200 c m vizet és e g y kevés h a b k é p z ő anyagot. (Például 2 c m3
mosogatószert vagy 1 kávéskanál kék Ariel mosóport, . . . )
• A kísérletsorozat elvégzésénél kerüljük a radioaktív forrás felesleges fog- dosását.
• Kíséreljük m e g a béta-sugárzás kimutatását habkamránkkal. Ez n e m fog sikerülni. Egy 0,2 μCi aktivitású 3 890Sr β sugárforrást használva, a h a b o n e g y óra eltelte után s e m lesz semmilyen észlelhető elváltozás.
• A v é k o n y s z a p p a n b u b o r é k o k felépítését tanulmányozva (*) próbáljunk magyarázatot adni a habdetektor működésére.
M e g j e g y z é s : a Fizikai Szemle 1 9 9 6 / 4 számában Kawakatsu Hiroshi és Kishi- zawa Shinichi Radioaktív sugárzások kimutatása „kóbor macska" módszerekkel c í m ű c i k k e nyomán értesülhetünk az a sugárzás habbal t ö r t é n ő kimutatásáról.
Ott erről „buborékkamra" megnevezéssel írnak. Ez az e l n e v e z é s a z o n b a n - mindannak ellenére, hogy a hab szappanbuborékokból áll - m é g s e m valami szerencsés. A buborékkamra maradjon csak továbbra is a Glaser-féle folyadé- kokkal töltött g ő z b u b o r é k o s részecskedetektor m e g n e v e z é s e .
(*) Olvasd el a Firka 1 9 9 5 - 9 6 / 3 . számában Rajkovits Zsuzsa „Színes szappan- hártyák" c. cikkét.
B í r ó T i b o r Marosvásárhely
I s m e r k e d é s az energiával é s a n n a k t e r m é s z e t é v e l - I.
Az ipari termékek gyártása és általában m i n d e n n e m ű ipari termelés energia- fogyasztással jár. Az iparban megszokottan használt energiaféleségek a m e c h a n i - kai-, villamos-, hő-, víz- és atomenergia. A mechanikai energiát szolgáltatják a különféle motorok (amelyekkel a középiskolai tankönyvek k e l l ő terjedelemben foglalkoznak). A villamos energia termelése v é g s ő soron megköveteli a villamos generátorok használatát (ezeket motorok, g ő z g é p e k vagy más természetű meg
hajtórendszerek működtetik). A nagy ipari erőműveket főleg villamos energia termelésére használják. Lakások és különféle más helyiségek fűtésére a fűtő illetve m e l e g í t ő k ö z p o n t o k szolgálnak. Az e z e k b e n termelt h ő m e n n y i s é g e t tehát n e m villamos energia termelésére használják. Emberi számítások szerint c s a k n e m végtelen m e n n y i s é g ű n e k tekinthető a Nap által kisugárzott h ő m e n n y i s é g a m e l y - n e k évi hányada 2 , 8 . 1 03 0 kcal. Ennek a Föld felé irányuló része 1 , 4 . 1 02 1 kcal, s e b b ő l a Föld felszínére jut 0 , 6 . 1 02 1 kcal. E kisugárzás folytán a Nap t ö m e g e é v e n t e t ö b b millió kg-al c s ö k k e n , e z azonban nem változtatja m e g l é n y e g e s e n a kisugárzott hőmennyiséget m é g 16 billió év után sem. Az említett számadatokkal kapcsolatban é r d e m e s rámutatni, h o g y a Föld összes ásványi, szén, földgáz és kőolaj tartalékának e l é g e t é s e útján csupán 8 . 1 01 8 kcal nyerhető. Ezzel s z e m b e n a Föld urán é s tórium készletéből 1 4 5 . 1 01 8 kcal hőenergia fejleszthető, ami 18-szor n a g y o b b a Föld tüzelőanyag készletéből n y e r h e t ő mennyiséggel s z e m b e n . E z érthetővé teszi azt a világviszonylatban j e l e n t k e z ő általános törekvést, h o g y minél
F i r k a 1 9 9 7 - 9 8 / 2 7 7
