¿Es visible la curvatura de una partícula alfa en un campo magnético con una cámara de niebla casera?

Estoy tratando de hacer algunos cálculos para ver qué tan fuerte es el imán que tendría que tener, para que la curvatura sea perceptible en una cámara de niebla rudimentaria, con plomo-210 como fuente de partículas alfa. Supongo que esto tendría que ser enorme, pero no estoy superando con éxito mis cálculos de la parte posterior del sobre. A partir de la expresión tensorial:

d 2 X m d τ 2 = q metro F v m d X v d τ
y expandiendo usando la relación d τ = d t γ , Encuentro:
q metro F v m d X v d t = γ X ¨ m + X ˙ m d d t γ
Suponiendo que el campo eléctrico es cero, no se realiza trabajo, por lo que d γ d t =0, esto da en forma de vector (cero C t componente):
γ − 1 q metro X → ˙ × B → = X → ¨

Conectando números, con una masa aproximadamente cuatro veces mayor que la de un protón, y una carga que es el doble de la de un protón, y la energía liberada por el plomo 210 en la desintegración alfa 3792 KeV , encuentro que las partículas emitidas tienen una velocidad alrededor de 1 20 C , y obtengo una aceleración del orden de 10 15 en un campo de 1 tesla, y calculando v 2 / a para el radio de curvatura me da un radio de 0,28 metros.

Soy escéptico de mi resultado porque parece genial, pero no he visto ninguna imagen o historia de esto probado con una cámara de niebla casera y un imán de neodimio. ¿Es correcto este resultado? ¿Hay algo que no estoy teniendo en cuenta? ¡Sería decepcionante configurar el experimento y no ver ningún resultado!

(Puedo publicar el código de Mathematica utilizado para consultar estos valores y calcular todo, a pedido).

No estoy seguro de la curvatura, pero definitivamente puedes observar pistas alfa en cámaras de niebla caseras y definitivamente vale la pena construir una. Después de eso, colocar el imán es fácil, y si no se curvan, bueno, no se curvan.

Respuestas (2)

es prohibitivamente costoso obtener un imán de 1T de un tamaño comparable al radio de curvatura esperado de las partículas cargadas. suponiendo que el costo no fuera el problema, aún tendría problemas para encontrar uno de ese tamaño. un disco Nd de 6" cuesta $800; con un imán tan "pequeño" es posible que detecte alguna curvatura en las huellas de las nubes con un poco de suerte.

si intentara construir un solenoide, todavía necesitaría unas pocas miles de vueltas de cable que funcionaran con 10 amperios...

Construir un electroimán de fuerza Tesla también es un desafío de ingeniería mecánica. Calcule las fuerzas entre los polos de ese cachorro. Esas cosas tienen que ser enormes, y si una se rompiera bajo carga, sería muy peligrosa.
Tengo un amigo con un imán de neodimio y estaba planeando usar Mathematica para tratar de obtener una buena distribución después de varios miles de pistas. Todavía soy escéptico, pero creo que lo único que puedo hacer ahora es probarlo.
@NeuroFuzzy ¡asegúrate de ponerlo todo en YouTube!
@gregsan ¡Por supuesto! Otra cosa que es preocupante, este enlace: wiki.answers.com/Q/… dice que Rutherford hizo esto en una cámara de vacío . No puedo encontrar en línea si las partículas alfa captan electrones en la atmósfera o no, antes de que se detengan.
@NeuroFuzzy Simplemente se detienen en distancias muy cortas. Unos pocos centímetros en la mayoría de los casos. Tirar de un vacío parcial puede estirar eso. Básicamente, se expresa como la densidad de masa del área (densidad volumétrica multiplicada por la longitud del trayecto). Entonces, si bombea hasta alrededor de 100 torr, puede obtener unas pocas decenas de cm. 10 tor te da unos pocos metros de longitud de camino. Como me imagino que está planeando una cámara de solo unas pocas decenas de cm de lado, no necesita un vacío realmente fuerte.

Al menos lo intenté con una cámara de niebla de expansión. No funciona incluso cuando los alfas pasan directamente sobre un imán de neodimio.

P. Kapitza lo hizo en 1924, pero con una densidad de flujo magnético cercana a las 4 T.

Puedes leer el documento completo aquí:

https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rspa.1924.0090

¿Es visible la curvatura de una partícula alfa en un campo magnético con una cámara de niebla casera?
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