Пар должен быть пересыщенным
В обычном насыщенном паре испарение и конденсация находятся в равновесии. В камере Вильсона создают состояние, где пара больше, чем устойчиво при данной температуре. Он готов конденсироваться, но без подходящих центров зарождения капли образуются медленнее. Это делает среду чувствительной к ионизации.
Заряд помогает началу конденсации
Проходящая заряженная частица ионизирует молекулы вдоль траектории. Ионы притягивают полярные молекулы рабочего пара и снижают барьер образования капли. Возникает цепочка микрокапель, которую подсвечивают сбоку. Камера переводит микроскопическую последовательность столкновений в видимую геометрию.
Форма трека зависит от частицы
Длина, толщина и кривизна связаны с энергией, зарядом, массой частицы и потерями энергии в газе. Однако надёжная идентификация требует калибровки, магнитного поля или статистики множества событий. Короткий трек рядом с рентгеновским источником обычно относится к вторичному электрону, а не к самому фотону.
Почему дорожка быстро исчезает
Капли растут, падают или испаряются, а ионы нейтрализуются. После прекращения источника новые треки перестают появляться, но это не значит, что камера «выключила» излучение мгновенно: наблюдаемость зависит от состояния пара. Температура, чистота, поток воздуха и освещение меняют чувствительность прибора.
Видео опыта
Исходный эксперимент и его ход можно посмотреть в ролике канала «Наука в Действии».