Nuledo-nebelkammer auf kundenwunsch

NULEDO-NEBELKAMMER NACH AUFTRAG

Weltweit einmaliges Modell, das den spezifischen Wünschen und Anforderungen des Kunden genau angepasst ist.

Nuledo Custom Cloud Chamber is a world-class quality, custom-made and fully personalised product meeting all customer’s specific wishes and needs.

Nuledo-Nebelkammer, die genau nach Wunsch des Kunden auf Maß entworfen, entwickelt und produziert wird:

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Die Nuledo-Nebelkammer nach Auftrag ist die ideale Wahl für anspruchsvolle Kunden, die eine Ausführung genau nach ihren Vorstellungen wünschen.

Die Auftragslösung ist vor allem für Ausstellungs- und Repräsentationsräume ideal, wo großer Wert auf Integration und einheitliches Design aller Elemente gelegt wird.

Entwicklung eines Experimantalmoduls nach Maß

Beobachtbare Phänomene

GRUNDLEGEND

Alphateilchen

Das Alphateilchen zeichnet sich durch die Gruppierung zweier Protonen und zweier Neutronen aus, es handelt sich also um den Kern des Heliums. Alphateilchen hinterlassen in der Nebelkammer kürzere, aber stärkere Spuren. Der Strom an Alphateilchen nennt sich radioaktive Alphastrahlung. Es handelt sich um die am wenigsten durchdringende Strahlung, schon ein Blatt Papier oder auch nur mehrere Meter Luft können sie aufhalten. Natürliche Quellen von Alphastrahlung sind z.B. Uran, Radium oder auch Radon. Das Isotop Radon Rn-222 ist für sein Sammlungspotenial in Gebäuden bekannt, da es sich aus der Erdkruste löst. Ein Beispiel für eine künstliche Quelle von Alphastrahlung ist das Isotop Am-241 des Elements Americium, das in der Natur normal nicht auftritt.

Elektronen

Verschiedenartige, oft dünne Zickzack-Spuren oder dünne gerade Spuren gehören Elektronen. Wie sehr die Spur der Elektronen abbiegt hängt von deren Energie ab. Elektronen mit hoher Energie bahnen sich den Weg in gerader Richtung, Elektronen mit niedriger Energie ändern ihre Richtung aufgrund des Zusammenstossens mit Isopropylalkohol-Molekülen. Elektronen in der Nebelkammer haben ihren Ursprung wieder entweder in der radioaktiven Verwandlung auf der Erde, also als Teil der natürlichen Hintergrundradioaktivität, oder stammen von der sekundären kosmischen Strahlung. Ein Elektronenstrahl wird als Betaminus-Strahlung bezeichnet. Die Betastrahlung durchdringt stärker als die Alphastrahlung, sie kann z.B. durch eine 1 mm starke Bleiplatte abgeschirmt werden.

Positronen

Das Positron ist das erste beobachtbare Teilchen Antimaterie, es ist das Antiteilchen des Elektrons. Seine Spur ist mit der des Elektrons identisch, man kann die Spuren dieser Teilchen durch Platzierung der Nebelkammer in einem Magnetfeld unterscheiden, wo sich die Spuren von Elektronen und Positronen in Gegenrichtung erstrecken. Dieses Elektron wurde erstmals im Jahre 1932 durch Carl Anderson entdeckt, der für diese Entdeckung den Physiknobelpreis erhielt. Die beobachteten Positronen stammen von der kosmischen Strahlung oder vom natürlichen Zerfall der Atome auf der Erde. Den Strom ausgestrahlter Positronen bezeichnen wir als Betaplus-Strahlung. Ein Beispiel für eine natürliche Quelle radioaktiver Betaplus-Strahlung ist Kalium 40-K, das am meisten in Bananen enthalten ist. Die Konsumierung einer Banane entspricht einer Dosis von 1% der durchschnittlichen täglichen Dosis radioaktiver Strahlung, welche auf den Menschen einwirkt. Positronen begegnen uns auch in der Medizin, und das konkret beim Positronenemissionstomographen (PET). Es handelt sich um eine Abbildungsmethode, die einzelnes Gewebe darstellt. Diese Methode beruht auf der Interaktion mit einem Radiopharmakum, das dem Patienten verabreicht wird. Dieses Radiopharmakum ist eine Betaplus-Strahlungsquelle, also ein Emittent von Positronen. Die herausfliegenden Positronen annihilieren mit den Elektronen, die in den Atomkörpern anwesend sind. Der Detektor registriert dabei Photonen, die bei der Annihilierung ausgestrahlt werden. In der Nebelkammer kann die Annihilierung der Positronen und Elektronen aus dem Verlauf der Spuren in der Nebelkammer identifiziert werden.

Protonen

Markante Spuren, die oft die ganze Fläche der Nebelkammer durchziehen, gehören Protonen, den Teilen, die den Atomkern bilden. Diese Protonen haben ihren Ursprung in der kosmischen Strahlung. Die Spuren der Protonen können sich durch die gesamte Beobachtungsfläche ziehen, aber auch kürzere Spuren und nur Punkte – das hängt von dem Winkel ab, unter dem das Proton in die Nebelkammer eintritt. Auf Protonen kann man in der Medizin treffen, konkret im Bereich Radiotherapie. In der Protonenbehandlung werden beschleunigte Protonen zur Bestrahlung kranken Gewebes bzw. von Tumoren und Karzinomen verwendet. Die Protonenbehandlung ist ein Beispiel der Nutzung eines ursprünglichen Forschungsgeräts für eine konkrete Anwendung – die Protonen werden mittels eines Teilchenbeschleunigers beschleunigt (Cyklotron).

SELTEN

Myon

Myonen entstehen aus der Interaktion kosmischer Strahlung mit der Atmosphäre und dringen bis auf die Erdoberfläche durch, wo wir sie z.B. in der Nebelkammer beobachten können. Myonen können wir in der Nebelkammer auch trotz ihrer kurzen Lebensdauer beobachten, und das dank der Zeitdilatation, einem der Effekte der speziellen Relativitätstheorie. Myonen bewegen sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit zur Erde, daher gelangen Sie früher zur Erde als sie zerfallen.

Wenn Sie in der Nebelkammer eine Spur ähnlich der Spur von Elektronen sehen, immer aber sehr gerade (dank der hohen Geschwindigkeit der Teilchen), ist es möglich, dass es ein Myon ist!

Erguss der kosmischen Strahlung

Die kosmische Strahlung stellt Teilchen dar, die aus dem Kosmos mit hoher Geschwindigkeit auf die Erdatmosphäre treffen, wo es zur Entstehung der sekundären kosmischen Strahlung durch Interaktion mit den Atomen der Atmosphäre kommt. In der Nebelkammer können wir die kosmische Strahlung eindeutig dank der sekundären kosmischen Strahlung beobachten, und das als mehrere Nebelspuren in gleicher Richtung im gleichen Augenblick. Die Teilchen der kosmischen Strahlung stammen z.B. von der Sonne, aber auch aus dem Raum zwischen den Sternen und zwischen den Galaxien.

Delta ray Elektronen

Beim Durchfliegen relativ schwerer Teilchen mit hoher Energie kann man in der Nebelkammer Spuren von sog. Deltastrahlung beobachten. Es handelt sich um Elektronen, die aus einem Isopropylalkohol-Molekül bei Durchfliegen eines solchen schweren Teilchens herausgerissen werden, wie z.B. ein Proton. In der Nebelkammer sieht man dann um die direkten Spuren des Protons als Folge der Ionisierung des Isopropylalkohol-Moleküls. Gerade diese entweichenden Elektronen werden als Deltastrahlung bezeichnet, auf Englisch delta ray.

Indirekte Beobachtung von Gammastrahlung – Compton scattering

Die radioaktive Gammastrahlung kann in der Nebelkammer nicht direkt beobachtet werden, da es sich wirklich um eine Strahlung handelt und nicht um einen Strom geladener Teilchen wie es bei der Alpha- und Betastrahlug ist. Diese Tatsache kann aber teilweise umgangen werden. Durch Anlegen einer Quelle von Gammastrahlung am Glas der Nebelkammer kommt es zum Herausziehen von Elektronen aus den Molekülen, welche das Glas bilden. Diese Elektronen können wir dann in der Nebelkammer beobachten.

Doppelte Spuren der Form „V“ von Alphateilchen nach dem Zerfall von Radon

Spuren in Form des Buchstabens “V” gehören zwei Alphateilchen, die sehr kurz nacheinander ausgestrahlt wurden. Wenn im Beobachtungsbereich der Nebelkammer Radon 220-Rn anwesend ist, beobachten wir dessen Zerfall zu Polonium 216-Po, das fast sofort zu Blei 212-Pb zerfällt. Diese zwei Zerfallsprozesse werden von der Ausstrahlung zweier Alphateilchen begleitet, deren Spuren wir in der Nebelkammer beobachten. Radon 220-Rn kann dank des interaktiven Druckknopfs des Radonmoduls in den Beobachtungsbereich injiziert werden.

Demonstration der Halbwertszeit des Zerfalls von Radon

Die Halbwertszeit ist die Zeit, in der die Hälfte der aktuellen Anzahl an Atomkernen in der Probe zerfällt. In der Nebelkammer können wir diesem Begriff mittels Radon 220-Rn und charakteristischen Spuren in „V”-Form näherkommen. Nach der Injektion von Radon 220-Rn in den Beobachtungsbereich der Nebelkammer beobachten wir eine maximal Anzahl von Spuren in „V“-Form”. Radon 220-Rn hat eine Halbwertszerfallszeit von einer Minute, daher sehen wir in dieser Zeit die Hälfte der “V”-Spuren. Wenn wir eine weitere Minute warten, also eine weitere Halbwertszeit, sehen wir in der Nebelkammer die Hälfte der Hälfte der “V”-Spuren der Maximalzahl, die wir nach der Injektion von Radon 220-Rn gesehen haben. Radon 220-Rn kann dank des interaktiven Druckknopfs des Radonmoduls in den Beobachtungsbereich injiziert werden.

Visualisierung der Thoriumzerfallsreihe

Die Thoriumzerfallsreihe ist eine von vier grundlegenden Zerfallsreihen. Es handelt sich um eine Abfolge von Elementen, wo klar gegeben ist, zu welchem weiteren Element das vorhergehende instabile Element zerfällt und welche Teilchen sie dabei ausstrahlen (z.B. Alphateilchen oder Elektronen). In der Nebelkammer kann man einen Teil der Thoriumzerfallsreihe beobachten, wo wir nach der Injektion von Radon 220-Rn in den Beobachtungsbereich die Spuren von zwei Alphateilchen nach dem Zerfall des Radon 220-Rn zu Polonium 216-Po und dessen Zerfall zu Blei 212-Pb beobachten. Radon 220-Rn kann dank des interaktiven Druckknopfs am Radonmodul in den Beobachtungsbereich der Nebelkammer injiziert werden.

Die vom Alphastrahler ausgestrahlen Alphateilchen

Die Spuren der Teilchen radioaktiver Strahlung können außer durch Beobachtung des natürlichen radioaktiven Hintergrunds auch bei Platzierung einer künstlichen Quelle in den Beobachtungsbereich der Nebelkammer beobachtet werden. Eine Quelle für Alphastrahlung, Alphateilchen, ist z.B. Americium 241-Am. Nach dessen Einschieben in den Beobachtungsbereich kann man die Spuren der ausgestrahlten Alphateilchen beobachten. Die künstlichen Quelle von Alphateilchen Americium 241-Am kann mittels eines interaktiven Druckknopfes des Radionuklidmoduls in den Beobachtungsbereich der Nebelkammer geschoben werden.

Die vom Betastrahler ausgestrahlten Elektronen

Die Spuren der Teilchen radioaktiver Strahlung können außer durch Beobachtung des natürlichen radioaktiven Hintergrunds auch bei Platzierung einer künstlichen Quelle in den Beobachtungsbereich der Nebelkammer beobachtet werden. Eine Quelle für Betateilchenstrahlung, Elektronen, ist z.B. Strontium 90-Sr. Nach dessen Einschieben in den Beobachtungsbereich kann man einen Fächer an ausgestrahlten Elektronen in alle Richtungen beobachten. Die künstlichen Quelle von Elektronen Strontium 90-Sr kann mittels eines interaktiven Druckknopfes des Radionuklidmoduls in den Beobachtungsbereich der Nebelkammer geschoben.

SEHR SELTEN

Pion

Pionen sind Teilchen, die aus einem Paar der Elementarteilchen Quarks “u” und “d” bestehen, wobei sie immer ein Quark und ein Antiquark enthalten. In der Nebelkammer kann man nur Spuren geladener Pionen beobachten. Die Spuren eines Pions sind denen eines Elektrons sehr ähnlich und es ist schwer deren Spuren zu unterscheiden; dies kann anhand des Verlaufs der Spur in der Nebelkammer erfolgen. Pione sind auch Teil der sekundären kosmischen Strahlung, die in der Atmosphäre aus der Interaktion von primärer kosmischer Strahlung mit den Teilchen der Atmosphäre entstehen.

Kaon

Kaonen sind Teilchen, die aus einem Quark „s” und einem Quark “u” oder “d” bestehen, immer im Paar Quark und Antiquark. In der Nebelkammer können diese Teilchen aus dem Verlauf der Spuren beim Zerfalls eines Kaons identifiziert werden, wobei die Kaonen zu Pionen zerfallen. Kaonen wurden im Jahre 1947 beim Studium des sekundären kosmischen Strahlung, deren Bestandteil sie sind, auf Aufnahmen aus einer Nebelkammer entdeckt.

Elastic proton scattering

Das Elastic proton scattering ist eines der seltensten Erscheinungen, welche in der Nebelkammer beobachtet werden können. Es handelt sich um eine Art der Interaktion, bei der es zu einem elastischen Zusammenstoß zweier Protonen kommt.

Zerfall eines Myons durch schwache Interaktion

In der Nebelkammer kann der Zerfall eines Myons durch schwache Interaktion zu einem Elektron beobachtet werden. Dieser Zerfall kann am Verlauf der Nebelspur klar beobachtet werden. Die dicke Nebelspur des Myons bricht plötzlich scharf und wird dünner – das Myon ist zerfallen und wir beobachten die dünnere Spur des Elektrons. Die weiteren Teilchen – das Myonneutrino und Elektronen-Antineutrino – können wir in der Nebelkammer nicht beobachten, da diese Teile nicht elektrisch geladen sind.

Gamma-Annihilation

Annihilation tritt in dem Augenblick ein, wenn ein Teilchen seinem Antiteilchen begegnet. Das bekannteste Beispiel ist die Annihilation eines Elektrons und eines Positrons, bei der die Gamma-Zweiphotonenstrahlung entsteht. In der Nebelkammer wird diese Erscheinung als zwei dünne Spuren beobachtet (Elektron und Positron), die an der gleichen Stelle enden. Die Gammaphotonenstrahlung kann in der Nebelkammer nicht beobachtet werden, das diese Teilchen keine elektrische Ladung tragen. Diese Erscheinung kann auch in umgekehrter Reihenfolge beobachtet werden, wenn ein Photon zu einem Elektron und einem Proton zerfällt, ihre Spuren gehen also vom gleichen Punkt aus.

Oh-my-god particle – Oh-mein-Gott-Teilchen

Im Jahre 1991 wurde erstmals ein Teilchen beobachtet, das eine ultrahohe Energie hatte, vergleichbar z.B. mit der kinetischen Energie eines fliegenden Fußballs. Dieses Teilchen hat sicher seinen Ursprung im Weltall, flog also als Teil der kosmischen Strahlung an, aber sein genauer Ursprung ist bisher unsicher. Das “Oh-mein-Gott”-Teilchen ähnelt am meisten sehr schnell fliegenden Protonen. Theoretisch kann ein solches Teilchen in der Nebelkammer beobachtet werden, jedoch wurden bisher nur ganz wenige solcher Teilchen beobachtet.

*Erhältlich nur mit Modularer Verbesserung.

Transport und Installation

Nuledo-Nebelkammern werden immer mit der größten Präzision und Sorgfalt zur maximalen Zufriedenheit des Kunden hergestellt. Auch aus diesem Grund endet deren Reise nicht schon in der Produktionshalle.

Ein professionelles Team des Unternehmens Nuledo transportiert Ihre Nebelkammer an den gwünschten Ort, installiert es und schult das Personal bei dessen Benutzung. Vor Ort wird dann immer Ihre Nuledo-Nebelkammer zusammen mit allen ihren Funktionen mustergültig vorgeführt.

Der Preis für Transport und Installation hängt vom Endort der Installation ab und ist nicht in den Preisen der Grundmodelle enthalten. Zögern Sie nicht uns für die Ausarbeitung eines Preisangebots zu kontaktieren.

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