четвртак, 26. март 2009.

Da li je to ptica!? Da li je to avion!? Ne! To je kosmički mion!


Većinu svog profesionalnog života kao astrofizičar provela sam razmišljajući i filozofirajući o kosmičkom zračenju mada ga nikad nisam videla. Međutim, nedavno, uz pomoć "skalamerije" napravljene od predmeta u glavnom iz svakodnevne upotrebe konačno sam dobila priliku da vidim kosmičko zračenje na delu, i to je bilo apsolutno fantastično za videti!

Nego da krene od početka - šta je uopšte kosmičko zračenje? Iako njihovo ime može da zavara, kosmičko zračenje u stvari uopste nije zračenje u smislu svetlosti. Ono nema nikakve veze sa svetlošću, jer kosmičko zračenje su u stvari čestice! Vrlo brze, malecne, čestice koje jure kroz Svemir! Postoji raznorazno kosmičko zračenje koje ispunjava našu Galaksiju i Svemir, ali većinom su to čestice normalne materije od koje smo vi, ja, i sve oko nas, napravljeni: proton (teška, pozitivno naelektrisana čestica, koja čini jezgro, srce, atoma vodonika), alfa-čestica (oko 4 puta teža od protona; čini jezgro atoma helijuma) i elektron (malecna, koliko znamo nedeljiva, negativno naelektrisana čestica, koja ide u paru sa svim protonom koji se nalazi u jezgru nekog atoma).

Kada to kosmičko zračenje koje juri kroz Svemir nabasa na našu planetu, ono prvo uleti u gornje slojeve Zemljine atmosfere gde odmah počinje da se sudara sa gusto (po standardima ostatka Svemira) napakovanim atomima i molekulima koji čine atmosferu. U tim sudarima kosmičkog zračenja sa atomima u atmosferi, neki atomi se polome na manje delove, neki elektroni bivaju izbačeni iz atoma i gomila novog kosmičkog zračenja takođe nastane. Ovo novonastalo kosmičko zračenje zovemo sekundarno kosmičko zračenje jer nije u stvari došlo baš iz Kosmosa već je nastalo u atmosferi pri sudarima "originalnog" tj. primarnog kosmičkog zračenja. E sad, za razliku od pravog kosmičkog zračenja, ovo sekundarno koje nastaje, u glavnom nije sačinjeno od materijala od kog smo vi, ja i stvari oko nas napravljeni. Ne. Njega u glavnom čine malo egzotičnije čestica, koje u stvari žive vrlo kratko, svega delić sekunde, nakon čega se raspadnu na neku lakšu, stabilnu, normalnu (npr. elektron) česticu ili se raspadnu, pretvore u neku vrstu svetlosti, one nevidljive svetlosti, kao što je na primer gama zračenje (setite se kreme za sunčanje koju koristite da se zaštitite od štetnog UV zračenja - to UV zračenje je isto svetlost, samo nevidljiva; tako je i ovo gama zračenje samo nevidljiva svetlost ali je još štetnije od UV zračenja). Većinu ovog čudnog, sekundarnog kosmičkog zračenja, u našoj atmosferi, čine čestice koje zovemo mioni, i koje možete zamisliti kao (200 puta!) težu verziju elektrona.

Razlog zašto ja sad ovde toliko filozofiram o kosmičkom zračenju je da biste bolje razumeli filmić koji ću vam pokazati. Nekoliko studenata (postdiplomaca i diplomaca) iz moje laboratorije za nuklearnu fiziku, su, čisto zabave radi :), napravili malu kućnu "maglenu komoru", koja je, što se ove priče tiče, skalamerija za posmatranje kosmičkog zračenja. Ovo su napravili uz pomoć u glavnom ubičnih stvari ili stvari koje vrlo lako mogu da se kupe. Trebalo im je sledeće: akvarijum za ribice ali bez ribica, što čistiji alkohol (97% čist alkohol), suvi led (to je u stvari čvrsta verzija ugljen-dioksida, koji se smrzne kao led na temleraturi od -78C), jači izvor svetlosti (mi smo koristili grafoskop, al može i neka jača lampa), jedno pakovanje vate, poklopac od neke kartonske kutije i pleh gde su oba bar površine akvarijuma, malo žice i stvarčica koje spadaju u kategoriju "pomoću štapa i kanapa". A procedura za "montažu" je sledeća: uzmete vatu tako u komadu, i pričvrstite je nečim za dno akvarijuma i onda je natopite alkoholom. Onda lepo uzmete poklopac neke kutije veće površine i u to sipate suvi led, ravnomerno ga rasporedite, a onda preko toga stavite pleh. Konacno uzmete akvarijum, okrenete ga naopačke i stavite na pleh, tako da je sada dno akvarijuma sa vatom na vrhu. I onda čekate...i čekate...jednom 20ak minuta.

Šta se dešava? Alkohol počinje da isparava i pada ka dnu akvarijuma, ali je dno mnogo hladnije jer ispod imamo suvi led koji hladi vazduh pri dnu akvarijuma (setite se, suvi led je na -78C!). Pri takvim uslovima isparenja alkohola kreću da se kondenzuju pri dnu, tako da za nekoliko minuta na dnu dobijate sloj guste alkoholne magle! Taj sloj nam je sada, meta, mreža za hvatanje kosmičkog zračenja! Kada kosmički zrak, mion, projuri kroz ovaj slog alkohola, on se nekada sudari sa atomom u alkoholu ili vazduhu i izbije iz njega elektron, i akom ostaje jonizovan. To znači da taj atom sad ima u sebi jednu manje negativno naelektrisanu česticu (kod normalnih atoma uvek imate isti broj protona i elektrona u njima tako da su pozitivno i negativno naelektrisanje izjednačeni). Međutim, takvi pozitivno naelektrisani atomi sada privlače ostale atome oko sebe, i počinje da se pravi gužva na tom mestu! Tako da kada mion brzo projuri kroz tu gustu alkoholnu paru on na svom putu izbije nekoliko elektrona iz atoma koji su mu se našli na putu, i iza sebe ostavi trag jonizovanih atoma, koji sad privlače ostale atome, tako da trag postoje sve gušći i gušći jer se sve više i više atoma tu gomila, i u jednom momentu postaje dovoljno gust da bude vidljiv! Kao trag koji ostavlja avion iza sebe! I to je ono što ćete videti, na šta treba da obratite pažnju kad budete gledali dole priloženi film našeg eksperimenta - videćete neku kao izmaglicu, paru - to su ta alkoholna isparenja, i onda ćete na momente videti kao da se stvori beli trag koji nekada izgleda kao bela linija koja se brzo povuče i brzo posle raspadne, a nekada će izgledati i malo zakrivljeno, nalik dimu cigarete koji se samo stvori. E ti tragovi znače da se upravo ugledali kosmičko zračenje na delu!


PS Gledajte u tamnu oblast ali odmah iznad granice sa osvetljenim delom

PPS I zanemarite zvuke koje čujete u pozadini - to smo samo mi iz laboratorije totalno uzbuđeni ko deca kad im daš novu igračku! ;)


video

3 коментара:

Silvana је рекао...
Аутор је уклонио коментар.
Silvana је рекао...

:) Potsetila si me na moje tj. nase, nisu bile samo moje 0:-) prakticne vezbe iz subatomske fizike... pregledanje 'foto ploca' sa detekcijama raznih cestica i sirotog gresnog asistenta koji pokusava da nas ubedi da je 'evo tu i tu' trag, recimo, alfa cestice. Ma, da, jeste, dobro kad kazes...

Da li bi mogli da napravite malo pregledniji video, sta ja znam, mozda drugacije kadriranje, promena kontrasta ili sta vec moze da pomogne da nije bas, ali bas neophodno tvoje objasnjenje GDE se to vidi pomenuto

A naravno cestitke na uspelom igranju!

arbo је рекао...

Takodje nisam nista video, ali verujem da su tu ;-)