¡Vean lo invisible! Sigan el rastro de los rayos alfa con una cámara de niebla (Observación de la radiación)

Soy Ken Kuwako, Science Trainer. ¡Cada día es un experimento!

¿Te gustaría experimentar en el aula de ciencias algo que te permita «ver» la radiación? En esta ocasión, te presentamos una actividad de clase en la que utilizamos una cámara de niebla casera para observar las huellas de las partículas alfa emitidas por la uraninita, un mineral naturalmente radiactivo.

La cámara de niebla es un aparato experimental muy popular en museos y centros de divulgación científica. Sin embargo, reunir los materiales y construirla uno mismo proporciona una sensación de «hacer ciencia» completamente distinta de la que se obtiene simplemente observando una exposición. En esta ocasión utilizamos el kit de cámara de niebla de 原子力エンジニアリング株式会社. Aunque es un producto comercial, está diseñado para que sea fácil de utilizar en las escuelas y teniendo en cuenta la seguridad.

【Lista de materiales】

Además de los materiales habituales del laboratorio de ciencias o de la escuela, necesitarás lo siguiente:

• Toalla (para aislamiento térmico y evitar que se deslice)
• Bandeja o almohadilla (para aislar el hielo seco)
• Hielo seco (aprox. 1 kg, unos 700 yenes)
• Fuente radiactiva (en este caso, uraninita)
• Linterna pequeña o luz LED
• Guantes de trabajo (como protección)
• Etanol absoluto
• Cuentagotas
• Una sala oscura o una habitación que pueda oscurecerse con cortinas opacas

※El hielo seco se puede comprar, por ejemplo, en tiendas especializadas en hielo. Cerca de la estación de Chiba se encuentra岩川氷室.　https://maps.app.goo.gl/QMHKJdppKhRhKTXK7?g_st=ic

Cómo funciona la cámara de niebla y qué observar

En el interior de la cámara de niebla, el etanol se evapora y, cerca de la superficie enfriada por el hielo seco, se forma una zona de vapor de etanol sobresaturado. Como existe un gradiente de temperatura producido por el hielo seco, el gas del interior circula de arriba abajo y se mantiene en unas condiciones en las que un pequeño estímulo puede hacer que el gas se transforme en líquido. Cuando colocamos en este espacio una fuente radiactiva (uraninita), al emitirse partículas alfa aparecen unas trazas que recuerdan a las estelas de los aviones en el cielo.

Las partículas alfa se detienen incluso con una simple hoja de papel y recorren tan solo unos pocos centímetros. Sin embargo, a su paso generan numerosos iones, que actúan como núcleos de condensación y hacen que el vapor de etanol se condense. De este modo, podemos ver a simple vista las «huellas» de la radiación. Si iluminamos desde un lateral con una luz LED, las finas trazas blancas se vuelven mucho más visibles. Es uno de esos momentos en los que los niños no pueden evitar exclamar: «¡Guau!».

La uraninita como mineral

La fuente radiactiva utilizada fue la uraninita (uraninite). Es un mineral que contiene una gran cantidad de uranio y cuya composición está formada principalmente por dióxido de uranio (UO₂). Cristaliza en el sistema cúbico, tiene una dureza de 5–6 y una densidad relativa de 7,5–10, por lo que es un mineral extraordinariamente pesado. También tiene la propiedad de disolverse con facilidad en ácidos como el sulfúrico y el nítrico.

※Manipula las fuentes radiactivas con extrema precaución.

Procedimiento experimental

1. Preparar la base: coloca una placa de aluminio sobre el hielo seco y estabilízala con una toalla o una bandeja.

2. Aplicar el etanol: empapa una esponja o un trozo de fieltro con etanol absoluto y colócalo sobre la placa de aluminio.

3. Colocar la fuente radiactiva: fija la fuente radiactiva (uraninita) en el extremo de un alambre de goma, introdúcela en la cámara y cierra la tapa.

4. Observar en la oscuridad: en una habitación oscura, ilumina desde un lateral con una luz LED y observa las trazas que aparecen como pequeñas estelas de avión.

Este experimento ofrece una valiosa oportunidad para hacer visible algo tan invisible como la radiación. En lugar de pensar simplemente que «la radiación es algo peligroso», podemos descubrir que, con los conocimientos adecuados y un entorno seguro, es un tema capaz de despertar enormemente la curiosidad científica. ¡Anímate a llevarlo al aula!

Ejemplo de diapositivas explicativas:

Si además disponemos de un detector de radiación, ¡la experiencia puede resultar todavía más cercana y fascinante!

Aunque es posible construir una cámara de niebla en la escuela, la que encontré en el Tsukuba Expo Center me pareció especialmente impresionante porque las trazas se veían realmente bien, así que aproveché para grabarla. La radiación natural se puede observar con mucha claridad.

Las cámaras de niebla también se encuentran con frecuencia en otros museos y centros de ciencia. Y, por supuesto, las de los museos suelen ser grandes y están diseñadas para que las trazas se vean con claridad. ¡Son realmente espectaculares! Uno puede quedarse mirándolas durante mucho tiempo.

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