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0410.Camere a bolle

espertomini

Osservando le fotografie della traccia delle particelle in una camera a bolle si notano tracciati curiosi a forma di spirale. C'è una spiegazione per questo andamento curvilineo? Piero Bianco


sem_esperto_gialloCaro webnauta, le tracce a spirale che si vedono spesso staccarsi da una traccia principale in una camera a bolle sono semplicemente elettroni icona_glossario espulsi dall'urto con la particella ionizzante (ionizzazione primaria). Questi elettroni sono chiamati elettroni delta e, poichè hanno poca energia, tipicamente ~ 10 keV icona_glossario , il loro raggio di curvatura nel campo magnetico in cui è collocata la camera a bolle è molto piccolo. Inoltre, come tutte le particelle cariche che si muovano velocemente in un mezzo denso, perdono continuamente energia e quindi il raggio di curvatura della traccia diventa sempre più piccolo, formando una traiettoria a spirale. Talvolta queste spirali sembrano apparire dal nulla nel liquido della camera a bolle. Per capire come questo succeda bisogna guardare più in dettaglio il processo di ionizzazione icona_glossario primario e la catena di eventi susseguenti che porta alla formazione della traccia visibile. Il passaggio di una particella carica incidente nella materia avviene subendo un gran numero di urti con i componenti della materia attraversata. Poichè i nuclei atomici sono molto più piccoli delle distanza interatomica, raramente la particella carica collide con un nucleo.

camera_bolle_scienzapertutti

Immagine ottenuta da una camera a bolle. Le linee scure sono le tracce che particelle cariche lasciano attraversando un recipiente di liquido trasparente (neon + idrogeno) immerso in un campo magnetico.

Quando questo avviene la sua traiettoria è molto perturbata, ed è evidente sia la deflessione subita che il rinculo del nucleo. Nella quasi totalità dei casi però la collisione avviene con gli elettroni intorno al nucleo, che sono molto più leggeri e subiscono l'urto riuscendo in modo appena percettibile a disturbare la traiettoria della particella incidente. In realtà non si tratta quasi mai di urto nel modo in cui intendiamo la collisione di due palle da biliardo: è il campo elettrico associato alla particella carica che esercita una forza contro l'elettrone legato al nucleo, espellendolo, qualche volta con tanta energia da dare origine ad un elettrone delta. Nella maggior parte dei casi gli elettroni non acquisiscono abbastanza energia per allontanarsi dal nucleo restando legati ad esso in un livello energetico più alto. La neutralizzazione, o deeccitazione degli atomi coinvolti in questi processi, può liberare un raggio X icona_glossario che può percorrere una notevole distanza nel mezzo prima di essere a sua volta assorbito causando l'emissione di un elettrone che sarà visto come una traccia a spirale apparsa dal nulla.


Piero Patteri, fisico
 


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ultimo aggiornamento gennaio 2014



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