La chambre à nuages, également connue sous le nom de chambre de Wilson ou chambre à nuages de Wilson, est un dispositif utilisé par les physiciens pour observer les traînées de particules. Il ne fonctionne qu’avec des rayonnements ionisants. D’autres dispositifs qui accomplissent la même chose par différents moyens sont la chambre à bulles, la chambre à fil et la chambre à étincelles. L’un des plus grands titres de gloire de la chambre à brouillard est qu’elle a été utilisée pour découvrir le positron, la première forme d’antimatière observée.
Le fonctionnement de la chambre à nuages est basé sur le principe des noyaux de condensation. Dans une vapeur d’eau ou d’alcool sursaturée, même une minuscule particule chargée ionise les molécules du milieu lorsqu’elle le traverse, provoquant la condensation de l’eau autour d’elle et créant des traînées d’humidité observables. Une solution sursaturée signifie que l’air retient autant de liquide (généralement de l’eau ou de l’alcool) que possible. L’air est pompé avec de la vapeur jusqu’à ce qu’il commence à s’accumuler au fond de la chambre, indiquant que le milieu est sursaturé. De petites perturbations dans l’air provoquent la formation de liquide qui tombe ensuite au fond.
La chambre à brouillard a été inventée à l’origine par le physicien écossais Charles Wilson. Le processus de découverte a commencé lorsqu’il a commencé à construire des chambres à nuages artificielles dans le but de reproduire les phénomènes optiques des halos, qui sont de petits arcs-en-ciel circulaires formés dans des brumes remplies de particules de diamètre uniforme. Des halos accompagnent le phénomène bien connu du spectre de Brocken, observé lorsque le soleil bas projette une longue ombre dans la brume.
Vous pouvez construire votre propre chambre à brouillard avec des matériaux ménagers pour un coût d’environ 50 $. Essentiellement, vous remplissez une chambre transparente, comme un aquarium, avec de l’alcool isopropylique jusqu’à ce qu’il soit sursaturé. Tapisser le fond de la chambre avec de la neige carbonique, puis couvrir la neige carbonique avec du métal et du carton, dans cet ordre. Imbibez un morceau de feutre d’alcool et placez-le sous le couvercle de la chambre. Sceller la chambre fermée. Illuminez la chambre à nuages avec un projecteur de diapositives et vous verrez bientôt vos propres traces – des rayons cosmiques naturels. De nombreuses pistes de particules intéressantes, de plusieurs variétés différentes, peuvent être observées à l’aide de cette chambre à brouillard bon marché. Si vous placez un aimant puissant au fond, vous pouvez même voir la courbure des particules ionisées vers lui.