Bau einer kontinuierlich betriebenen Diffusionsnebelkammer

Kapitel 1
Physikalische Beschreibung
einer Nebelkammer
1.1 Funktionsprinzip einer Nebelkammer
Die Nebelkammer von C. T. R. Wilson besteht aus einem Glaszylinder, bei
dem eine Stirnfläche durch einen beweglichen Kolben ersetzt wurde. Das Zylindervolumen
wird anfangs von einer mit Dampf gesättigten Luft gefüllt,
d.h. es herrscht ein thermodynamisches Gleichgewicht zwischen der flüssigen
und der gasförmigen Phase. Verschiebt man den Kolben ruckartig nach außen,
dehnt sich die Luft in der Kammer adiabatisch aus, wodurch sie gekühlt
und mit Dampf übersättigt wird. Unter diesen Bedingungen setzt sich der
überschüssige Dampf an Kondensationskeimen an und bildet Nebeltropfen,
die bei einer Beleuchtung sich als lichtstreuende Gebilde hell gegenüber der
Umgebung abheben und dabei sogar fotographiert werden können.
Treten schnelle Teilchen bzw. Strahlung in die Kammer ein, so können sie
auf ihrem Weg die Gasmoleküle ionisieren. Die entstehenden Ionen können
dann als Kondensationskeime 1 dienen, indem sie die umliegenden Dampfmoleküle
anziehen. Aneinanderreihungen solcher lichtstreuenden Tropfen zeigen
Bewegungsbahnen der in die Kammer eindringenden Teilchen 2 auf.
Ein Mechanismus der Tropfenbildung an Ionen ist die elektrostatische
Anziehung von polarisierbaren Dampfmolekülen. Deshalb verwendete Wilson
bei seinen Versuchen als Dampfmedium Wasser. In späteren Arbeiten
untersuchte man weitere polarisierbaren Flüssigkeiten auf ihre Anwendbar-
1 Auch Staub und andere Partikel können Nebeltropfenbildung auslösen.
2 Während der Experimentalphase wurden keine Spuren beobachtet, deren Ursprung
der γ-Strahlung zugeordnet werden könnte. Dies entspricht dem deutlich niedrigeren Ionisationsvermögen
der γ-Strahlung. Deshalb spielt diese Strahlung für diese Arbeit eine
untergeordnete Rolle und ich verzichte auf eine Behandlung dieser Strahlungsart.
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