{"id":17530,"date":"2020-06-14T19:11:23","date_gmt":"2020-06-14T19:11:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/o-que-e-cloud-chamber-definicao\/"},"modified":"2021-07-03T11:23:05","modified_gmt":"2021-07-03T11:23:05","slug":"o-que-e-cloud-chamber-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-cloud-chamber-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 c\u00e2mara de Wilson – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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As c\u00e2maras de nuvem, tamb\u00e9m conhecidas como c\u00e2maras de nuvem Wilson, s\u00e3o detectores de part\u00edculas, que foram dispositivos essenciais na pesquisa inicial sobre f\u00edsica nuclear e de part\u00edculas.\u00a0Dosimetria de Radia\u00e7\u00e3o<\/div>\n<\/div>\n
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\"Alpha<\/a>
Part\u00edculas alfa e el\u00e9trons (desviados por um campo magn\u00e9tico) de uma haste de t\u00f3rio em uma c\u00e2mara de nuvens.
\nFonte: wikipedia.org<\/figcaption><\/figure>\n

As c\u00e2maras de nuvem<\/strong>\u00a0, tamb\u00e9m conhecidas como\u00a0c\u00e2maras de nuvem Wilson<\/strong>\u00a0, s\u00e3o detectores de part\u00edculas, que foram dispositivos essenciais na pesquisa inicial sobre f\u00edsica nuclear e de part\u00edculas.\u00a0As c\u00e2maras de nuvens, um dos instrumentos mais simples para estudar\u00a0part\u00edculas elementares<\/a>\u00a0, foram substitu\u00eddas por detectores mais modernos em pesquisas reais, mas continuam sendo aparelhos pedag\u00f3gicos muito interessantes.<\/p>\n

c\u00e2mara de Wilson – Princ\u00edpio de Opera\u00e7\u00e3o<\/h2>\n

O princ\u00edpio fundamental por tr\u00e1s deles \u00e9 a\u00a0supersatura\u00e7\u00e3o de uma subst\u00e2ncia de vapor<\/strong>\u00a0, um estado em que o ar, ou qualquer outro g\u00e1s, cont\u00e9m mais vapor dessa subst\u00e2ncia do que pode manter em um equil\u00edbrio est\u00e1vel.\u00a0Uma part\u00edcula carregada energ\u00e9tica (por exemplo, uma\u00a0part\u00edcula\u00a0<\/a>alfa<\/a>\u00a0ou\u00a0beta<\/a>\u00a0) interage com a mistura de vapor e cria uma\u00a0trilha de \u00edons<\/strong>\u00a0, que sob condi\u00e7\u00f5es de supersatura\u00e7\u00e3o atuam como\u00a0n\u00facleos de condensa\u00e7\u00e3o em<\/strong>\u00a0torno dos quais se forma uma trilha de pequenas got\u00edculas em forma de n\u00e9voa, se a mistura de g\u00e1s for no ponto de condensa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\"Diagrama<\/a>
Uma c\u00e2mara de nuvens do tipo difus\u00e3o.\u00a0O \u00e1lcool (normalmente isopropanol) \u00e9 evaporado por um aquecedor em um duto na parte superior da c\u00e2mara.\u00a0O vapor de resfriamento desce para a placa refrigerada preta, onde se condensa.\u00a0Devido ao gradiente de temperatura, uma camada de vapor supersaturado \u00e9 formada acima da placa inferior.\u00a0Nesta regi\u00e3o, as part\u00edculas de radia\u00e7\u00e3o induzem condensa\u00e7\u00e3o e criam trilhas nas nuvens.\u00a0Fonte: wikipedia.org Licen\u00e7a: CC BY-SA 4.0<\/figcaption><\/figure>\n

Essas got\u00edculas s\u00e3o vis\u00edveis como uma\u00a0faixa de “nuvem”<\/strong>\u00a0que persiste por v\u00e1rios segundos enquanto as got\u00edculas caem pelo vapor.\u00a0A condensa\u00e7\u00e3o do vapor nesses n\u00facleos permite a identifica\u00e7\u00e3o visual das trajet\u00f3rias das part\u00edculas, levando a um estudo direto de suas propriedades.\u00a0Na c\u00e2mara original de Wilson, o ar no interior do dispositivo selado era saturado com vapor de \u00e1gua; em seguida, um diafragma era usado para expandir o ar dentro da c\u00e2mara (expans\u00e3o adiab\u00e1tica), resfriando o ar e come\u00e7ando a condensar o vapor de \u00e1gua.\u00a0Portanto, o nome de\u00a0c\u00e2mara de nuvem de expans\u00e3o<\/strong>\u00a0\u00e9 usado.\u00a0A primeira antipart\u00edcula, o p\u00f3sitron, o m\u00faon e a primeira part\u00edcula estranha, o kaon, tamb\u00e9m foram identificados pela c\u00e2mara das nuvens.<\/p>\n

C\u00e2mara de Nuvem de Difus\u00e3o<\/h2>\n

Embora\u00a0as c\u00e2maras de nuvens de difus\u00e3o<\/strong>\u00a0nunca tenham sido amplamente utilizadas na pesquisa de f\u00edsica nuclear e de part\u00edculas, sendo f\u00e1cil criar um material, elas continuam sendo\u00a0instrumentos educacionais<\/strong>\u00a0interessantes\u00a0.\u00a0Uma c\u00e2mara de nuvem de difus\u00e3o difere da c\u00e2mara de nuvem de expans\u00e3o, pois \u00e9 continuamente sensibilizada \u00e0 radia\u00e7\u00e3o, e o fundo deve ser resfriado a uma temperatura bastante baixa, geralmente mais fria que -26 \u00b0 C (-15 \u00b0 F).\u00a0Em vez de vapor de \u00e1gua, o \u00e1lcool \u00e9 usado devido ao seu baixo ponto de congelamento.\u00a0Atualmente, eles s\u00e3o uma maneira f\u00e1cil de aprender e visualizar part\u00edculas e radia\u00e7\u00e3o elementares.<\/p>\n

Ioniza\u00e7\u00e3o e informa\u00e7\u00f5es sobre trilhas<\/h3>\n

Deve-se enfatizar que gotas que nesses dispositivos formam faixas crescem em \u00edons criados pela passagem de part\u00edculas ionizantes.\u00a0Assim, esse processo de ioniza\u00e7\u00e3o deve ser analisado.\u00a0Cada tipo de part\u00edcula\u00a0interage de maneira diferente<\/strong>\u00a0, portanto, o conhecimento dessa intera\u00e7\u00e3o, como part\u00edculas diferentes depositam energia na mat\u00e9ria e quanta quantidade de energia deposita, \u00e9 fundamental para a compreens\u00e3o do problema.\u00a0Por exemplo, part\u00edculas carregadas com altas energias podem ionizar diretamente \u00e1tomos.\u00a0Part\u00edculas alfa<\/a>s\u00e3o bastante maci\u00e7os e carregam uma carga dupla positiva; portanto, tendem a percorrer apenas uma curta dist\u00e2ncia e n\u00e3o penetram muito no tecido, se \u00e9 que o fazem.\u00a0No entanto, as part\u00edculas alfa depositam sua energia em um volume menor (possivelmente apenas algumas c\u00e9lulas se entrarem no corpo) e causam mais danos a essas poucas c\u00e9lulas.\u00a0Como resultado, as part\u00edculas alfa deixam vest\u00edgios curtos, mas significativos, na c\u00e2mara.<\/p>\n

As part\u00edculas beta<\/a>\u00a0(el\u00e9trons) s\u00e3o muito menores que as part\u00edculas alfa.\u00a0Eles carregam uma \u00fanica carga negativa.\u00a0Eles s\u00e3o mais penetrantes que as part\u00edculas alfa.\u00a0Eles podem percorrer v\u00e1rios metros, mas depositam menos energia em qualquer ponto do caminho do que as part\u00edculas alfa.\u00a0Portanto, as part\u00edculas beta deixam tra\u00e7os mais longos, mas menos vis\u00edveis, na c\u00e2mara.<\/p>\n

Se um campo magn\u00e9tico for aplicado atrav\u00e9s da c\u00e2mara da nuvem, part\u00edculas carregadas positiva e negativamente se curvar\u00e3o em dire\u00e7\u00f5es opostas, de acordo com a lei de for\u00e7a de Lorentz.<\/p>\n

De acordo com dados experimentais, a ioniza\u00e7\u00e3o espec\u00edfica dN \/ dx em c\u00e2maras de nuvem, definida como o n\u00famero m\u00e9dio de \u00edons produzidos por unidade de comprimento por uma part\u00edcula que passa, \u00e9 bem descrita para uma primeira aproxima\u00e7\u00e3o tanto para el\u00e9trons quanto para part\u00edculas mais massivas pela\u00a0equa\u00e7\u00e3o de Bethe<\/strong><\/a>\u00a0.<\/p>\n

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

Uma vari\u00e1vel conveniente que descreve as propriedades de ioniza\u00e7\u00e3o do meio circundante \u00e9\u00a0o poder de parada<\/strong>\u00a0.\u00a0O poder de parada linear do material \u00e9 definido como a\u00a0raz\u00e3o<\/strong>\u00a0entre a\u00a0perda de energia diferencial<\/strong>\u00a0da part\u00edcula dentro do material e o\u00a0comprimento do caminho diferencial<\/strong>\u00a0correspondente\u00a0:<\/p>\n

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

, onde T \u00e9 a energia cin\u00e9tica da part\u00edcula carregada, nion \u00e9 o n\u00famero de pares de el\u00e9trons-\u00edons formados por unidade de comprimento do caminho, e I denota a energia m\u00e9dia necess\u00e1ria para ionizar um \u00e1tomo no meio.\u00a0Para part\u00edculas carregadas,\u00a0S aumenta \u00e0 medida que a velocidade das part\u00edculas diminui<\/strong>\u00a0.\u00a0A express\u00e3o cl\u00e1ssica que descreve a perda de energia espec\u00edfica \u00e9 conhecida como f\u00f3rmula de Bethe.\u00a0A f\u00f3rmula n\u00e3o-relativ\u00edstica foi encontrada por Hans Bethe em 1930. A vers\u00e3o relativista (veja abaixo) tamb\u00e9m foi encontrada por Hans Bethe em 1932.<\/p>\n

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

Nesta express\u00e3o, m \u00e9 a massa restante do el\u00e9tron, \u03b2 \u00e9 igual a v \/ c, o que expressa a velocidade da part\u00edcula em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 velocidade da luz, \u03b3 \u00e9 o fator de Lorentz da part\u00edcula, Q \u00e9 igual \u00e0 sua carga, Z \u00e9 a n\u00famero at\u00f4mico do meio en \u00e9 a densidade de \u00e1tomos no volume.\u00a0Para part\u00edculas n\u00e3o relativ\u00edsticas (part\u00edculas carregadas pesadas s\u00e3o principalmente n\u00e3o relativ\u00edsticas), dT \/ dx\u00a0depende de 1 \/ v\u00a0<\/strong>2<\/sup><\/strong>\u00a0.\u00a0Isso pode ser explicado pelo maior tempo que a part\u00edcula carregada gasta no campo negativo do el\u00e9tron, quando a velocidade \u00e9 baixa.<\/p>\n

A natureza de uma intera\u00e7\u00e3o de uma radia\u00e7\u00e3o beta<\/strong>\u00a0com a mat\u00e9ria \u00e9 diferente da\u00a0radia\u00e7\u00e3o alfa<\/a>\u00a0, apesar do fato de que as part\u00edculas beta tamb\u00e9m s\u00e3o part\u00edculas carregadas.\u00a0Em compara\u00e7\u00e3o com part\u00edculas alfa, as part\u00edculas beta t\u00eam\u00a0massa muito menor<\/strong>\u00a0e atingem\u00a0principalmente energias relativ\u00edsticas<\/strong>\u00a0.\u00a0Sua massa \u00e9 igual \u00e0 massa dos el\u00e9trons orbitais com os quais eles est\u00e3o interagindo e, diferentemente da part\u00edcula alfa, uma fra\u00e7\u00e3o muito maior de sua energia cin\u00e9tica pode ser perdida em uma \u00fanica intera\u00e7\u00e3o.\u00a0Como as part\u00edculas beta atingem principalmente as energias relativ\u00edsticas, a\u00a0f\u00f3rmula<\/a>\u00a0n\u00e3o-\u00a0relativ\u00edstica de\u00a0Bethe\u00a0<\/a>\u00a0n\u00e3o pode ser usada.\u00a0Para el\u00e9trons de alta energia,<\/strong>\u00a0uma express\u00e3o semelhante tamb\u00e9m foi derivada por\u00a0Bethe<\/strong>descrever a perda de energia espec\u00edfica devido \u00e0\u00a0excita\u00e7\u00e3o e ioniza\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0(as “perdas colisionais”).<\/p>\n

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

Al\u00e9m disso, as part\u00edculas beta podem interagir via intera\u00e7\u00e3o\u00a0el\u00e9tron-nuclear<\/strong>\u00a0(dispers\u00e3o el\u00e1stica dos n\u00facleos), o que pode alterar significativamente a\u00a0dire\u00e7\u00e3o da part\u00edcula beta<\/strong>\u00a0.\u00a0Portanto, o caminho deles n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o direto.\u00a0As part\u00edculas beta seguem um\u00a0caminho<\/strong>\u00a0muito em\u00a0zigue-zague<\/strong>\u00a0atrav\u00e9s do material absorvente; esse caminho resultante da part\u00edcula \u00e9 maior que a penetra\u00e7\u00e3o linear (faixa) no material.<\/p>\n

As part\u00edculas beta tamb\u00e9m diferem de outras part\u00edculas carregadas pesadas na fra\u00e7\u00e3o de energia perdida pelo processo radiativo conhecido como\u00a0bremsstrahlung<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Da teoria cl\u00e1ssica, quando uma part\u00edcula carregada \u00e9 acelerada ou desacelerada,\u00a0ela deve irradiar energia<\/strong>\u00a0e a radia\u00e7\u00e3o de desacelera\u00e7\u00e3o \u00e9 conhecida como\u00a0bremsstrahlung (“radia\u00e7\u00e3o de frenagem”)<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

C\u00e2mara de nuvens e descoberta de Positron<\/h3>\n

Os p\u00f3sitrons<\/a>\u00a0s\u00e3o carregados positivamente (+ 1e), part\u00edculas quase sem massa.\u00a0A sua massa de repouso igual a 9,109 x 10\u00a0-31<\/sup>\u00a0kg (\u00a0510,998 keV \/ C\u00a0<\/strong>2<\/strong>\u00a0) (cerca de 1\/1836 de que o\u00a0prot\u00e3o<\/a>\u00a0).<\/p>\n

\"Positron<\/a>
Os antiel\u00e9trons foram descobertos por Paul Dirac e Carl D. Anderson em 1932 e nomeados p\u00f3sitrons.\u00a0Eles estudaram colis\u00f5es de raios c\u00f3smicos atrav\u00e9s de uma c\u00e2mara de nuvens – um detector de part\u00edculas no qual el\u00e9trons em movimento (ou p\u00f3sitrons) deixam para tr\u00e1s rastros enquanto se movem pelo g\u00e1s.\u00a0Fonte: wikipedia.org Licen\u00e7a: Public Domain<\/figcaption><\/figure>\n

Como todas as part\u00edculas elementares, os el\u00e9trons exibem propriedades de part\u00edculas e ondas: eles podem colidir com outras part\u00edculas e podem ser difratados como a luz.\u00a0A id\u00e9ia original para antipart\u00edculas veio de uma\u00a0equa\u00e7\u00e3o de onda relativ\u00edstica<\/strong>\u00a0desenvolvida em 1928 pelo cientista ingl\u00eas\u00a0PAM Dirac<\/strong>(1902-1984).\u00a0Ele percebeu que sua vers\u00e3o relativ\u00edstica da equa\u00e7\u00e3o de onda de Schr\u00f6dinger para el\u00e9trons previa a possibilidade de antiel\u00e9trons.\u00a0Estes foram descobertos por Paul Dirac e Carl D. Anderson em 1932 e nomeados p\u00f3sitrons.\u00a0Eles estudaram colis\u00f5es de raios c\u00f3smicos atrav\u00e9s de uma c\u00e2mara de nuvens – um detector de part\u00edculas no qual el\u00e9trons em movimento (ou p\u00f3sitrons) deixam para tr\u00e1s rastros enquanto se movem pelo g\u00e1s.\u00a0Os caminhos de p\u00f3sitrons em uma c\u00e2mara de nuvem tra\u00e7am o mesmo caminho helicoidal que um el\u00e9tron, mas giram na dire\u00e7\u00e3o oposta em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 dire\u00e7\u00e3o do campo magn\u00e9tico, devido ao fato de terem a mesma magnitude da raz\u00e3o carga \/ massa, mas com carga oposta e, portanto, oposta taxas de carga \/ massa assinadas.\u00a0Embora o pr\u00f3prio Dirac n\u00e3o tenha usado o termo\u00a0antimat\u00e9ria<\/strong><\/a>\u00a0, seu uso segue naturalmente o suficiente dos antiel\u00e9trons,antipr\u00f3tons<\/a>\u00a0etc.<\/p>\n

C\u00e2mara de bolha<\/h2>\n

As c\u00e2maras de bolhas<\/strong>\u00a0s\u00e3o detectores de part\u00edculas, baseadas em princ\u00edpios semelhantes \u00e0s c\u00e2maras de nuvens.\u00a0Na c\u00e2mara de bolhas, os rastros de part\u00edculas subat\u00f4micas s\u00e3o revelados como trilhas de bolhas em um l\u00edquido aquecido logo abaixo do seu ponto de ebuli\u00e7\u00e3o, geralmente hidrog\u00eanio l\u00edquido.\u00a0As c\u00e2maras de bolhas podem ser fisicamente maiores que as c\u00e2maras de nuvens e, como s\u00e3o preenchidas com material l\u00edquido muito mais denso, revelam os rastros de part\u00edculas muito mais energ\u00e9ticas.\u00a0Uma part\u00edcula carregada energ\u00e9tica (por exemplo, uma part\u00edcula alfa ou beta) interage com o l\u00edquido e o l\u00edquido entra em uma fase superaquecida e metaest\u00e1vel.\u00a0Ao redor da trilha de ioniza\u00e7\u00e3o, o l\u00edquido vaporiza, formando bolhas microsc\u00f3picas.\u00a0A densidade de bolhas ao redor de uma pista \u00e9 proporcional \u00e0 perda de energia de uma part\u00edcula.<\/p>\n

Deve-se enfatizar que as bolhas que nesses dispositivos formam faixas crescem em \u00edons criados pela passagem de part\u00edculas ionizantes.\u00a0Assim, esse processo de ioniza\u00e7\u00e3o deve ser analisado.\u00a0Cada tipo de part\u00edcula\u00a0interage de maneira diferente<\/strong>\u00a0, portanto, o conhecimento dessa intera\u00e7\u00e3o, como part\u00edculas diferentes depositam energia na mat\u00e9ria e quanta quantidade de energia deposita, \u00e9 fundamental para a compreens\u00e3o do problema.\u00a0Por exemplo, part\u00edculas carregadas com altas energias podem ionizar diretamente \u00e1tomos.\u00a0Part\u00edculas alfa<\/a>s\u00e3o bastante maci\u00e7as e carregam uma carga dupla positiva; portanto, tendem a percorrer apenas uma curta dist\u00e2ncia e n\u00e3o penetram muito no tecido, se \u00e9 que o fazem.\u00a0No entanto, as part\u00edculas alfa depositam sua energia em um volume menor (possivelmente apenas algumas c\u00e9lulas se entrarem no corpo) e causam mais danos a essas poucas c\u00e9lulas.\u00a0Como resultado, as part\u00edculas alfa deixam vest\u00edgios curtos, mas significativos, na c\u00e2mara.<\/p>\n

As part\u00edculas beta<\/a>\u00a0(el\u00e9trons) s\u00e3o muito menores que as part\u00edculas alfa.\u00a0Eles carregam uma \u00fanica carga negativa.\u00a0Eles s\u00e3o mais penetrantes que as part\u00edculas alfa.\u00a0Eles podem viajar v\u00e1rios metros, mas depositam menos energia em qualquer ponto do caminho do que as part\u00edculas alfa.\u00a0Portanto, as part\u00edculas beta deixam tra\u00e7os mais longos, mas menos vis\u00edveis, na c\u00e2mara.<\/p>\n

Se um campo magn\u00e9tico for aplicado atrav\u00e9s da c\u00e2mara de nuvens, part\u00edculas carregadas positiva e negativamente se curvar\u00e3o em dire\u00e7\u00f5es opostas, de acordo com a lei de for\u00e7a de Lorentz.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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

Este artigo \u00e9 baseado na tradu\u00e7\u00e3o autom\u00e1tica do artigo original em ingl\u00eas. Para mais informa\u00e7\u00f5es, consulte o artigo em ingl\u00eas. Voc\u00ea pode nos ajudar. Se voc\u00ea deseja corrigir a tradu\u00e7\u00e3o, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formul\u00e1rio de tradu\u00e7\u00e3o on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradu\u00e7\u00e3o o mais r\u00e1pido poss\u00edvel. Obrigado.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

As c\u00e2maras de nuvem, tamb\u00e9m conhecidas como c\u00e2maras de nuvem Wilson, s\u00e3o detectores de part\u00edculas, que foram dispositivos essenciais na pesquisa inicial sobre f\u00edsica nuclear e de part\u00edculas.\u00a0Dosimetria de Radia\u00e7\u00e3o Part\u00edculas alfa e el\u00e9trons (desviados por um campo magn\u00e9tico) de uma haste de t\u00f3rio em uma c\u00e2mara de nuvens. Fonte: wikipedia.org As c\u00e2maras de nuvem\u00a0, … Ler mais<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[51],"tags":[],"yoast_head":"\nO que \u00e9 c\u00e2mara de Wilson - Defini\u00e7\u00e3o<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"As c\u00e2maras de nuvem, tamb\u00e9m conhecidas como c\u00e2maras de nuvem Wilson, s\u00e3o detectores de part\u00edculas, que foram dispositivos essenciais nas primeiras pesquisas em f\u00edsica nuclear e de part\u00edculas. 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