dimarts, de gener 29, 2008

Senyals a la boira

Durant l’hivern, quan l’anticicló s’instal·la sobre nosaltres i les temperatures són fredes, apareix visitant habitual de molts indrets. Un vell conegut de les terres de Lleida, de les valls enclotades, i dels marges dels rius. La boira.

La boira no és res més que un núvol a ran de terra. Quan passegem per dins la boira podem notar les microgotes d’aigua en suspensió que es formen quan la humitat és molt alta i la temperatura baixa fins que el vapor d’aigua comença a condensar. Aleshores l’aigua ja en estat líquid es va agrupant i formant les gotes que, per ser encara tan petites, es mantenen en suspensió a l’aire.

El detall interessant és que no es formen de qualsevol manera sinó que necessiten un “punt de condensació”. Un suport físic que permeti unir-s’hi les molècules d’aigua. La gota anirà creixent a mida que més i més molècules es sumin al punt de condensació i això passarà més o menys de pressa segons la quantitat de vapor d’aigua que hi hagi a l’ambient.

Doncs aquesta manera de formar-se la boira va ser l’eina que un físic, en Charles Thomson Rees Wilson, va aprofitar per poder endinsar-se en l’exploració de les partícules de radiació ionitzant. La boira ens va permetre veure literalment les radiacions que generaven els físics nuclears o les que provenien de l’espai.

I és que per poder veure la trajectòria d’una partícula elemental, un electró, un protó o altres de més exòtiques, ens podem aprofitar de la capacitat que tenen per generar ions (per això es diuen radiacions ionitzants). Un ió és un àtom al que li han tret o afegit un electró, de manera que té càrrega elèctrica, positiva o negativa.

La idea, com acostumen a ser les grans idees, és senzilla. Es tractava de construir una capsa amb parets transparents en la que en Wilson hi va posar vapor sobresaturat. Això vol dir que la humitat de l’interior era prou alta i la temperatura prou baixa com perquè es formés boira. La gràcia és que si l’aire és particularment net, no hi ha punts de condensació i les gotetes no es formen.

Ah! Però si en un moment donat, una partícula alfa o beta passa per la cambra, anirà generant al seu pas un grapat d’ions. I aquests ions, carregats elèctricament actuen com punts de condensació. Immediatament les gotetes de la boira comencen a formar-se just en els indrets per on ha passat la partícula, de manera que la trajectòria que seguia queda “dibuixada” en forma de boira. Un dibuix que es podia fotografiar i analitzar.

I per comprovar-ho i estudiar-ho millor, van fer les cambres amb imants al voltant. D’aquesta manera podien veure si la partícula es desviava cap el pol negatiu (cosa que voldria dir que era una partícula positiva: un protó) o cap el positiu (aleshores parlem d’un electró).

Sobtadament la mida, l’energia i altres característiques de les partícules es podien observar i fotografiar! I ben aviat es van entretenir a fer xocar unes partícules amb les altres per veure que passava. De vegades es desviaven, però en altres ocasions esclataven i generaven altres partícules noves, que es podien observar en forma de diferents feixos de gotetes.

Allò va ser un avenç tant important que va merèixer el Premi Nobel uns anys després.

Les cambres de boira de seguida es van millorar. Van aparèixer les cambres de bombolles i ara ja es fan servir eines molt més sofisticades i potents per observar l’univers subatòmic. Però el primer pas es va fer amb unes eines ben senzilles: una mica de boira i molt d’enginy!

11 comentaris :

sants ha dit...

No em pensava pas al començar a llegir el post de la boira i les valls.. que acabaries parlant de partícules subatòmiques i experiments de premi Nobel, mira tu!

La idea realment és brillant.

Dan ha dit...

Realment les millors idees acostumen a ser senzilles.

mOz ha dit...

Realment el post és interesantíssim, com sempre. Però... què és exactament la imatge que l'acompanya?

Carquinyol ha dit...

Cambres de boira... no n'havia sentit a parlar mai!! En fi, parlant de boires i de Lleida, es veu que en època romana les terres de Lleida eren famoses per la seva inhospitalitat, així que quan un li volia desitjar mal a un altre li deia "Ilerdam vitaes" (més o menys, "que vegis Lleida")

Dan ha dit...

Moz. Gràcies. La imatge és una imatge obtinguda desintegració de un pió per donar un muó, que alhora es desintegra.
El pió deixa un rastre corbat a la dreta. Aleshores es desintegra en un muó, que fa l'espiral de l'esquerra, fins que es desintegra en un electró, que surt disparat cap a dalt i un neutrí indetectable.
No estic segur si és d'una cambra de boira o d'algun aparell una mica més sofisticat, però les imatges que surten son així. La foto es mostra en negatiu perquè es veu millor.
http://pages.cs.wisc.edu/~kaxiras/decay.html

Dan ha dit...

carquinyol. Doncs a lleisda es podien haver invetat aquestes cambres!
:-)

Dan ha dit...

carquinyol. Doncs a lleisda es podien haver invetat aquestes cambres!
:-)

Alasanid ha dit...

Jo hi he pensat al veure la foto i el tema boira però al llegir els primers paràgrafs la idea ha marxat.

Sabia què eren però no tenia la més remota idea de com funcionaven.

El pió deixa un rastre corbat a la dreta. Aleshores es desintegra en un muó, que fa l'espiral de l'esquerra, fins que es desintegra en un electró, que surt disparat cap a dalt i un neutrí indetectable. Quina feinada... Imagino que deurien disfrutar una barbaritat els primers en començar a veure coses d'aquestes.

PS: Com sempre surto d'aquí amb noves idees.

Joan ha dit...

Jo condueixo cada mati pel mig de la boira, doncs visc a la plana de Vic, però no en veig de ions. Clar que pel matí prou feines tinc per veure la carretera. ;-)
No obstant, soc dels que li agrada la boira.

A reveure.

omalaled ha dit...

Molt bo, Dan. Només afegir que no em recordo quí, va tenir la genial idea de posar detectors pequé quan es detectés la partícula llecés la foto en aquell moment.

Si no, imagines quàntes fotos es llecçarien? :-)

Salut!

Dan ha dit...

alasanid. Segur que flipaven el principi, mesurant distàncies trajectòries, desviaments, vel.locitats... tot això es pot calcular gairebé amb un compàs i un regle!

joan. Fixat-hi bé la propera vegada que passis per la boira. Qui ho sap que pots arribar a veure!

omalaled. Si, es clar. Aquesta també és una bona idea, senzilla i genial. Salut!