{"id":16588,"date":"2020-03-08T20:34:26","date_gmt":"2020-03-08T20:34:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/que-es-la-camara-de-nube-definicion\/"},"modified":"2021-07-02T07:02:32","modified_gmt":"2021-07-02T07:02:32","slug":"que-es-la-camara-de-nube-definicion","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/es\/que-es-la-camara-de-nube-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la c\u00e1mara de niebla? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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Las c\u00e1maras de niebla, tambi\u00e9n conocidas como c\u00e1maras de Wilson, son detectores de part\u00edculas, que fueron dispositivos esenciales en las primeras investigaciones de f\u00edsica nuclear y de part\u00edculas. Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n<\/div>\n<\/div>\n
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\"Part\u00edcula<\/a>
Part\u00edculas alfa y electrones (desviados por un campo magn\u00e9tico) de una barra de torio en una c\u00e1mara de niebla.
\nFuente: wikipedia.org<\/figcaption><\/figure>\n

Las c\u00e1maras de niebla<\/strong>\u00a0, tambi\u00e9n conocidas como\u00a0c\u00e1maras de Wilson<\/strong> , son detectores de part\u00edculas, que fueron dispositivos esenciales en las primeras investigaciones de f\u00edsica nuclear y de part\u00edculas. Las c\u00e1maras de niebla, uno de los instrumentos m\u00e1s simples para estudiar part\u00edculas elementales<\/a>\u00a0, han sido sustituidas por detectores m\u00e1s modernos en investigaciones reales, pero siguen siendo un aparato pedag\u00f3gico muy interesante.<\/p>\n

C\u00e1mara de niebla – Principio de funcionamiento<\/h2>\n

El principio fundamental detr\u00e1s de ellos es la\u00a0sobresaturaci\u00f3n de una sustancia de vapor<\/strong>\u00a0, un estado en el que el aire, o cualquier otro gas, contiene m\u00e1s vapor de esa sustancia de lo que puede mantener en un equilibrio estable.\u00a0Una part\u00edcula cargada de energ\u00eda (por ejemplo, una\u00a0part\u00edcula\u00a0<\/a>alfa<\/a>\u00a0o\u00a0beta<\/a>\u00a0) interact\u00faa con la mezcla de vapor y crea una\u00a0pista de iones<\/strong>\u00a0, que en condiciones de sobresaturaci\u00f3n act\u00faan como\u00a0n\u00facleos de condensaci\u00f3n<\/strong>\u00a0alrededor de los cuales se forma un rastro de peque\u00f1as gotas en forma de niebla si la mezcla de gases es en el punto de condensaci\u00f3n.<\/p>\n

\"Diagrama<\/a>
Una c\u00e1mara de niebla de tipo difusi\u00f3n. El alcohol (t\u00edpicamente isopropanol) se evapora mediante un calentador en un conducto en la parte superior de la c\u00e1mara. El vapor de enfriamiento desciende a la placa refrigerada negra, donde se condensa. Debido al gradiente de temperatura, se forma una capa de vapor sobresaturado sobre la placa inferior. En esta regi\u00f3n, las part\u00edculas de radiaci\u00f3n inducen condensaci\u00f3n y crean pistas de niebla. Fuente: wikipedia.org Licencia: CC BY-SA 4.0<\/figcaption><\/figure>\n

Estas gotas son visibles como una\u00a0pista de \u00abnube\u00bb<\/strong>\u00a0que persiste durante varios segundos mientras las gotas caen a trav\u00e9s del vapor.\u00a0La condensaci\u00f3n del vapor en estos n\u00facleos permite la identificaci\u00f3n visual de las trayectorias de las part\u00edculas, lo que lleva a un estudio directo de sus propiedades.\u00a0En la c\u00e1mara original de Wilson, el aire dentro del dispositivo sellado se satur\u00f3 con vapor de agua, luego se us\u00f3 un diafragma para expandir el aire dentro de la c\u00e1mara (expansi\u00f3n adiab\u00e1tica), enfriar el aire y comenzar a condensar el vapor de agua.\u00a0Por lo tanto\u00a0,<\/strong>\u00a0se utiliza\u00a0el nombre de\u00a0c\u00e1mara de niebla de expansi\u00f3n<\/strong> . La primera antipart\u00edcula, el positr\u00f3n, el mu\u00f3n y la primera part\u00edcula extra\u00f1a, el kaon, tambi\u00e9n se identificaron por primera vez utilizando la c\u00e1mara de niebla.<\/p>\n

C\u00e1mara de difusi\u00f3n de la niebla<\/h2>\n

Aunque las\u00a0c\u00e1maras de difusi\u00f3n de niebla<\/strong>\u00a0nunca se utilizaron ampliamente en la investigaci\u00f3n de f\u00edsica nuclear y de part\u00edculas, siendo f\u00e1ciles de construir, todav\u00eda son\u00a0instrumentos educativos<\/strong> interesantes . Una c\u00e1mara de niebla de difusi\u00f3n difiere de la c\u00e1mara de niebla de expansi\u00f3n en que est\u00e1 continuamente sensibilizada a la radiaci\u00f3n, y en que el fondo debe enfriarse a una temperatura bastante baja, generalmente m\u00e1s fr\u00eda que \u221226 \u00b0 C (\u221215 \u00b0 F). En lugar de vapor de agua, se usa alcohol debido a su punto de congelaci\u00f3n m\u00e1s bajo. Hoy en d\u00eda, son una forma f\u00e1cil de aprender y visualizar part\u00edculas elementales y radiaci\u00f3n.<\/p>\n

Informaci\u00f3n de ionizaci\u00f3n y seguimiento<\/h3>\n

Cabe destacar que las gotas que en estos dispositivos forman pistas crecen en iones creados por el paso de part\u00edculas ionizantes.\u00a0Por lo tanto, este proceso de ionizaci\u00f3n debe ser analizado.\u00a0Cada tipo de part\u00edcula\u00a0interact\u00faa de manera diferente<\/strong>\u00a0, por lo tanto, el conocimiento de esta interacci\u00f3n, c\u00f3mo las diferentes part\u00edculas depositan energ\u00eda en la materia y cu\u00e1nta energ\u00eda depositan las part\u00edculas, es fundamental para nuestra comprensi\u00f3n del problema.\u00a0Por ejemplo, las part\u00edculas cargadas con altas energ\u00edas pueden ionizar directamente los \u00e1tomos.\u00a0Part\u00edculas alfa<\/a>son bastante masivos y llevan una carga doble positiva, por lo que tienden a viajar solo una corta distancia y no penetran mucho en el tejido, si es que lo hacen.\u00a0Sin embargo, las part\u00edculas alfa depositar\u00e1n su energ\u00eda en un volumen m\u00e1s peque\u00f1o (posiblemente solo unas pocas c\u00e9lulas si entran en un cuerpo) y causar\u00e1n m\u00e1s da\u00f1o a esas pocas c\u00e9lulas.\u00a0Como resultado, las part\u00edculas alfa dejan un rastro corto pero significativo en la c\u00e1mara.<\/p>\n

 <\/p>\n

Las part\u00edculas beta<\/a>\u00a0(electrones) son mucho m\u00e1s peque\u00f1as que las part\u00edculas alfa.\u00a0Llevan una sola carga negativa.\u00a0Son m\u00e1s penetrantes que las part\u00edculas alfa.\u00a0Pueden viajar varios metros pero depositan menos energ\u00eda en cualquier punto a lo largo de sus caminos que las part\u00edculas alfa.\u00a0Por lo tanto, las part\u00edculas beta dejan un rastro m\u00e1s largo pero menos visible en la c\u00e1mara.<\/p>\n

Si se aplica un campo magn\u00e9tico a trav\u00e9s de la c\u00e1mara de niebla, las part\u00edculas cargadas positiva y negativamente se curvar\u00e1n en direcciones opuestas, de acuerdo con la ley de fuerza de Lorentz.<\/p>\n

Seg\u00fan datos experimentales, la ionizaci\u00f3n espec\u00edfica dN \/ dx en c\u00e1maras de niebla, definida como el n\u00famero medio de iones producidos por unidad de longitud por una part\u00edcula que pasa, se describe bien en una primera aproximaci\u00f3n tanto para electrones como para part\u00edculas m\u00e1s masivas mediante la ecuaci\u00f3n de Bethe<\/strong><\/a>\u00a0.<\/p>\n

Poder de frenado – Bethe Formula<\/h3>\n

Una variable conveniente que describe las propiedades de ionizaci\u00f3n del medio circundante es\u00a0el poder de detenci\u00f3n<\/strong>\u00a0.\u00a0El poder de detenci\u00f3n lineal del material se define como la\u00a0relaci\u00f3n<\/strong>\u00a0de la\u00a0p\u00e9rdida de energ\u00eda diferencial<\/strong>\u00a0para la part\u00edcula dentro del material con la\u00a0longitud del camino diferencial<\/strong>\u00a0correspondiente\u00a0:<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

, donde T es la energ\u00eda cin\u00e9tica de la part\u00edcula cargada, nion es el n\u00famero de pares de iones de electrones formados por unidad de longitud de camino, e denota la energ\u00eda promedio necesaria para ionizar un \u00e1tomo en el medio.\u00a0Para part\u00edculas cargadas,\u00a0S aumenta a medida que disminuye la velocidad de las part\u00edculas<\/strong>\u00a0.\u00a0La expresi\u00f3n cl\u00e1sica que describe la p\u00e9rdida de energ\u00eda espec\u00edfica se conoce como la f\u00f3rmula Bethe.\u00a0La f\u00f3rmula no relativista fue encontrada por Hans Bethe en 1930. La versi\u00f3n relativista (ver m\u00e1s abajo) tambi\u00e9n fue encontrada por Hans Bethe en 1932.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

En esta expresi\u00f3n, m es la masa en reposo del electr\u00f3n, \u03b2 es igual a v \/ c, lo que expresa la velocidad de la part\u00edcula en relaci\u00f3n con la velocidad de la luz, \u03b3 es el factor de Lorentz de la part\u00edcula, Q es igual a su carga, Z es el n\u00famero at\u00f3mico del medio yn es la densidad de \u00e1tomos en el volumen.\u00a0Para las part\u00edculas no relativistas (las part\u00edculas cargadas pesadas son en su mayor\u00eda no relativistas), dT \/ dx\u00a0depende de 1 \/ v\u00a0<\/strong>2<\/sup><\/strong>\u00a0.\u00a0Esto se puede explicar por el mayor tiempo que la part\u00edcula cargada pasa en el campo negativo del electr\u00f3n, cuando la velocidad es baja.<\/p>\n

La naturaleza de la interacci\u00f3n de una radiaci\u00f3n beta<\/strong>\u00a0con la materia es diferente de la\u00a0radiaci\u00f3n alfa<\/a>\u00a0, a pesar de que las part\u00edculas beta tambi\u00e9n son part\u00edculas cargadas.\u00a0En comparaci\u00f3n con las part\u00edculas alfa, las part\u00edculas beta tienen\u00a0una masa mucho menor<\/strong>\u00a0y alcanzan\u00a0principalmente energ\u00edas relativistas<\/strong>\u00a0.\u00a0Su masa es igual a la masa de los electrones orbitales con los que est\u00e1n interactuando y, a diferencia de la part\u00edcula alfa, una fracci\u00f3n mucho mayor de su energ\u00eda cin\u00e9tica se puede perder en una sola interacci\u00f3n.\u00a0Dado que las part\u00edculas beta alcanzan principalmente energ\u00edas relativistas, la\u00a0f\u00f3rmula Bethe\u00a0<\/a>\u00a0no relativista\u00a0no se puede utilizar.\u00a0Para electrones de alta energ\u00eda,\u00a0<\/strong>Bethe<\/strong>\u00a0tambi\u00e9n ha derivado una expresi\u00f3n similarpara describir la p\u00e9rdida de energ\u00eda espec\u00edfica debido a la\u00a0excitaci\u00f3n e ionizaci\u00f3n<\/strong>\u00a0(las \u00abp\u00e9rdidas por colisi\u00f3n\u00bb).<\/p>\n

\"F\u00f3rmula<\/a>
F\u00f3rmula Bethe modificada para part\u00edculas beta.<\/figcaption><\/figure>\n

Adem\u00e1s, las part\u00edculas beta pueden interactuar mediante la interacci\u00f3n\u00a0electr\u00f3n-nuclear<\/strong>\u00a0(dispersi\u00f3n el\u00e1stica de los n\u00facleos), lo que puede cambiar significativamente la\u00a0direcci\u00f3n de la part\u00edcula beta<\/strong>\u00a0.\u00a0Por lo tanto, su camino no es tan sencillo.\u00a0Las part\u00edculas beta siguen un\u00a0camino<\/strong>\u00a0muy en\u00a0zig-zag a<\/strong>\u00a0trav\u00e9s del material absorbente, este camino resultante de part\u00edculas es m\u00e1s largo que la penetraci\u00f3n lineal (rango) en el material.<\/p>\n

Las part\u00edculas beta tambi\u00e9n difieren de otras part\u00edculas cargadas pesadas en la fracci\u00f3n de energ\u00eda perdida por el proceso radiativo conocido como\u00a0bremsstrahlung<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Seg\u00fan la teor\u00eda cl\u00e1sica, cuando una part\u00edcula cargada se acelera o desacelera,\u00a0debe irradiar energ\u00eda<\/strong>\u00a0y la radiaci\u00f3n de desaceleraci\u00f3n se conoce como\u00a0bremsstrahlung (\u00abradiaci\u00f3n de frenado\u00bb)<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

C\u00e1mara de niebla y descubrimiento de positrones<\/h3>\n

Los positrones<\/a>\u00a0tienen carga positiva (+ 1e), part\u00edculas casi sin masa.\u00a0Su masa en reposo es igual a 9.109 \u00d7 10\u00a0\u221231<\/sup>\u00a0kg (\u00a0510.998 keV \/ c\u00a0<\/strong>2<\/strong>\u00a0) (aproximadamente 1\/1836 la del\u00a0prot\u00f3n<\/a>\u00a0).<\/p>\n

\"Positron<\/a>
Los antielectrones fueron descubiertos por Paul Dirac y Carl D. Anderson en 1932 y nombrados positrones. Estudiaron colisiones de rayos c\u00f3smicos a trav\u00e9s de una c\u00e1mara de niebla, un detector de part\u00edculas en el que los electrones (o positrones) en movimiento dejan rastros a medida que se mueven a trav\u00e9s del gas. Fuente: wikipedia.org Licencia: Dominio p\u00fablico<\/figcaption><\/figure>\n

Al igual que todas las part\u00edculas elementales, los electrones exhiben propiedades tanto de part\u00edculas como de ondas: pueden colisionar con otras part\u00edculas y pueden difractarse como la luz.\u00a0La idea original de las antipart\u00edculas surgi\u00f3 de una\u00a0ecuaci\u00f3n de onda relativista<\/strong>\u00a0desarrollada en 1928 por el cient\u00edfico ingl\u00e9s\u00a0PAM Dirac<\/strong>(1902-1984). Se dio cuenta de que su versi\u00f3n relativista de la ecuaci\u00f3n de onda de Schr\u00f6dinger para electrones predijo la posibilidad de antielectrones. Estos fueron descubiertos por Paul Dirac y Carl D. Anderson en 1932 y nombrados positrones. Estudiaron colisiones de rayos c\u00f3smicos a trav\u00e9s de una c\u00e1mara de niebla, un detector de part\u00edculas en el que los electrones (o positrones) en movimiento dejan rastros a medida que se mueven a trav\u00e9s del gas. Los caminos de los positrones en una c\u00e1mara de niebla trazan el mismo camino helicoidal que un electr\u00f3n pero giran en la direcci\u00f3n opuesta con respecto a la direcci\u00f3n del campo magn\u00e9tico debido a que tienen la misma magnitud de relaci\u00f3n carga-masa pero con carga opuesta y, por lo tanto, opuesta ratios de carga a masa firmadas. Aunque Dirac no utiliz\u00f3 el t\u00e9rmino antimateria<\/strong><\/a>\u00a0, su uso sigue de forma bastante natural a partir de antielectrones,antiprotones<\/a>\u00a0, etc.<\/p>\n

C\u00e1mara de burbujas<\/h2>\n

Las c\u00e1maras de burbujas<\/strong> son detectores de part\u00edculas, que se basan en principios similares a las c\u00e1maras de niebla. En la c\u00e1mara de burbujas, las huellas de part\u00edculas subat\u00f3micas se revelan como rastros de burbujas en un l\u00edquido calentado justo debajo de su punto de ebullici\u00f3n, generalmente hidr\u00f3geno l\u00edquido. Las c\u00e1maras de burbujas pueden hacerse f\u00edsicamente m\u00e1s grandes que las c\u00e1maras de niebla, y dado que est\u00e1n llenas de material l\u00edquido mucho m\u00e1s denso, revelan las huellas de part\u00edculas mucho m\u00e1s energ\u00e9ticas. Una part\u00edcula cargada de energ\u00eda (por ejemplo, una part\u00edcula alfa o beta) interact\u00faa con el l\u00edquido y el l\u00edquido entra en una fase sobrecalentada y metaestable. Alrededor de la pista de ionizaci\u00f3n, el l\u00edquido se vaporiza, formando burbujas microsc\u00f3picas. La densidad de burbujas alrededor de una pista es proporcional a la p\u00e9rdida de energ\u00eda de una part\u00edcula.<\/p>\n

Debe enfatizarse que las burbujas que en estos dispositivos forman pistas crecen en iones creados por el paso de part\u00edculas ionizantes.\u00a0Por lo tanto, este proceso de ionizaci\u00f3n debe ser analizado.\u00a0Cada tipo de part\u00edcula\u00a0interact\u00faa de manera diferente<\/strong>\u00a0, por lo tanto, el conocimiento de esta interacci\u00f3n, c\u00f3mo las diferentes part\u00edculas depositan energ\u00eda en la materia y cu\u00e1nta energ\u00eda depositan las part\u00edculas, es fundamental para nuestra comprensi\u00f3n del problema.\u00a0Por ejemplo, las part\u00edculas cargadas con altas energ\u00edas pueden ionizar \u00e1tomos directamente.\u00a0Part\u00edculas alfa<\/a>son bastante masivos y llevan una carga doble positiva, por lo que tienden a viajar solo una corta distancia y no penetran mucho en el tejido, si es que lo hacen.\u00a0Sin embargo, las part\u00edculas alfa depositar\u00e1n su energ\u00eda en un volumen m\u00e1s peque\u00f1o (posiblemente solo unas pocas c\u00e9lulas si entran en un cuerpo) y causar\u00e1n m\u00e1s da\u00f1o a esas pocas c\u00e9lulas.\u00a0Como resultado, las part\u00edculas alfa dejan un rastro corto pero significativo en la c\u00e1mara.<\/p>\n

Las part\u00edculas beta<\/a>\u00a0(electrones) son mucho m\u00e1s peque\u00f1as que las part\u00edculas alfa.\u00a0Llevan una sola carga negativa.\u00a0Son m\u00e1s penetrantes que las part\u00edculas alfa.\u00a0Pueden viajar varios metros pero depositan menos energ\u00eda en cualquier punto a lo largo de sus caminos que las part\u00edculas alfa.\u00a0Por lo tanto, las part\u00edculas beta dejan un rastro m\u00e1s largo pero menos visible en la c\u00e1mara.<\/p>\n

Si se aplica un campo magn\u00e9tico a trav\u00e9s de la c\u00e1mara de niebla, las part\u00edculas cargadas positiva y negativamente se curvar\u00e1n en direcciones opuestas, de acuerdo con la ley de fuerza de Lorentz.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Las c\u00e1maras de niebla, tambi\u00e9n conocidas como c\u00e1maras de Wilson, son detectores de part\u00edculas, que fueron dispositivos esenciales en las primeras investigaciones de f\u00edsica nuclear y de part\u00edculas. Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n Part\u00edculas alfa y electrones (desviados por un campo magn\u00e9tico) de una barra de torio en una c\u00e1mara de niebla. Fuente: wikipedia.org Las c\u00e1maras de … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[50],"tags":[],"yoast_head":"\n\u00bfQu\u00e9 es la c\u00e1mara de niebla? Definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Las c\u00e1maras de niebla, tambi\u00e9n conocidas como c\u00e1maras de Wilson, son detectores de part\u00edculas, que fueron dispositivos esenciales en las primeras investigaciones de f\u00edsica nuclear y de part\u00edculas. 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