1 개요

방사선 입자를 관측할 목적으로 만드는 장치. 주로 α-입자(헬륨 원자핵), 또는 β^- 입자(전자)를 관측하는 데 사용된다. 여기에 자기장을 걸어준다면, γ-입자도 관측이 가능하다.

2 분류

안개상자는 그 동작 방식에 따라 팽창형 안개상자, 확산형 안개상자로 나뉜다.

전체적인 동작 원리는 아래의 확산형 안개상자와 유사하다. 하지만, 기체를 과포화시키는 방법이 확산형에서는 냉각을 이용하는데 반해, 팽창형은 갑작스럽게 기체를 팽창을 시킴으로써 과포화 상태로 만들어 버린다.

일단 작동 원리를 간단하게 요약하자면 다음과 같다.

안개상자 상단부에서 이소프로필 알코올이 증발한다.
상단부에서 알코올이 증발하면 상온의 온도에 대해 알코올 증기가 과포화 상태가 된다.
이때, 드라이아이스 또는 여러 개의 펠티어 소자를 이용하여 하단부를 급속도로 냉각한다.
급속도로 냉각되면 공기가 이소프로필 알코올에 대해 과포화 상태가 된다.^[1] 이렇게 되면 갈곳 없는 알코올이 응결핵을 만나기를 기다린다.

그런데 이 때! 자연상에 존재하는 방사선 입자(앞서 언급되었던 α,β 입자가 안개상자 내부를 지나가면..

이러한 방사선들이 공기 분자들을 이온화 시킨다. 이온화된 공기 입자들은 응결핵으로 작용하여 알코올 입자들이 거기에 달라 붙어 눈에 보일 정도로 큰 궤적을 그리게 된다.

여담으로, 실제로 한 과학고등학교에서는 여러개의 펠티어 소자를 이용한 확산형 안개상자를 제작 중에 있다.

일단 자기장을 걸어주지 않고 관측할 수 있는 입자는 크게 α-입자 , β^- 입자가 있다. 그 외에도 우주선 중 뮤온 정도는 지상에서 관측할 수 있다

일단 헬륨 원자핵은 +2 의 전하를 띄고 있는 양성자 덩어리이다. 그렇기 때문에 다음과 같은 특징을 가진다.

따라서, 이러한 특징을 종합해 보면
굵고 짧은 궤적
이 나타난다고 결론지을 수 있다.

베타 마이너스 입자의 정체는 -1 의 Charge를 띄고 있는 전자이다. 그렇기 때문에 다음과 같은 특징을 가진다.

-1의 charge를 띄어, 단위 개수당 훨씬 더 적은 수의 공기 분자를 이온화시킨다.
우리는 중학교, 또는 고등학교 때 전자의 질량은 원자핵의 질량의 약 1/1837 배 라고 배웠다. 결론은 매우 가벼워서 궤적의 길이가 길다.

따라서, 이러한 특징을 종합해 보면
가늘고 긴 궤적

이 나타난다고 결론지을 수 있다.