Näe näkymätön säteily! Jäljitä alfasäteiden radat sumukammiolla! (Säteilyn havainnointi)

Olen Science Trainer Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilupäivä.

Haluaisitko kokea luonnontunnilla jotain aivan erityistä – nähdä säteilyn omin silmin? Tällä kertaa esittelen opetuskokeilun, jossa käytetään itse koottua sumukammiota ja tarkkaillaan luonnostaan radioaktiivisesta mineraalista, uraniinivälkkeestä, vapautuvien α-hiukkasten (alfahiukkasten) jättämiä jälkiä.

Sumukammio on suosittu kokeilulaite esimerkiksi tiedekeskuksissa. Kun sen kuitenkin kokoaa itse ja perehtyy siihen, miten se toimii, kokemus on aivan erilainen kuin pelkkä näyttelylaitteen katselu. Siinä pääsee todella itse tekemään tiedettä. Tässä kokeilussa käytimme 原子力エンジニアリング株式会社:n sumukammiopakettia. Kyseessä on kaupallinen tuote, mutta se sopii hyvin myös koulukäyttöön ja sen suunnittelussa on huomioitu turvallisuus.

【Tarvikkeet】

Luokkahuoneesta tai koulusta löytyvien välineiden lisäksi tarvitset seuraavat materiaalit:

• Pyyhe (lämmöneristykseen ja liukumisen estämiseen)
• Alusta (kuivajään eristämiseen)
• Kuivajää (noin 1 kg, noin 700 jeniä)
• Säteilylähde (tässä kokeessa käytetään uraniinivälkettä)
• Kynälamppu tai LED-valo
• Työhanskat (suojaksi)
• Vedetön etanoli
• Pipetti
• Pimeä huone tai huone, joka voidaan pimentää pimennysverhoilla

※Kuivajäätä voi ostaa esimerkiksi jääkaupoista. Chiban aseman läheltä löytyy esimerkiksi 岩川氷室.　https://maps.app.goo.gl/QMHKJdppKhRhKTXK7?g_st=ic

Miten sumukammio toimii ja mitä kannattaa tarkkailla

Sumukammiossa etanoli haihtuu, ja kuivajään voimakkaasti jäähdyttämän pohjan läheisyyteen muodostuu ylikylläinen etanolihöyry. Kuivajään aiheuttaman lämpötilaeron vuoksi kammion sisällä oleva kaasu liikkuu ylös ja alas. Näin syntyy tila, jossa kaasu voi muuttua nesteeksi hyvin pienestäkin häiriöstä.

Kun kammioon asetetaan säteilylähde, tässä tapauksessa uraniinivälke, α-hiukkasten kulkureitit alkavat näkyä ohuiden, aivan kuin lentokoneen jättövanan kaltaisten juovien muodossa.

α-hiukkaset eivät itsessään kulje kovin pitkälle – jo yksi paperiarkki riittää pysäyttämään ne, ja ilmassa niiden kantama on vain muutamia senttimetrejä. Niiden kulkiessa kaasun läpi syntyy kuitenkin runsaasti ioneja. Näiden ionien ympärille etanolihöyry alkaa tiivistyä, jolloin muodostuu näkyvä ”jälki” säteilyn kulkureitistä. Kun kammiota valaistaan sivulta LED-valolla, valkoiset juovat erottuvat selvästi. Tässä kohtaa oppilailta kuuluu yleensä innostunut ”Vau!”

Uraaniitti mineraalina

Kokeessa käytetty säteilylähde oli uraaniitti (uraninite). Se on runsaasti uraania sisältävä mineraali, jonka koostumus on pääasiassa uraanidioksidia (UO₂). Sen kiderakenne kuuluu kuutiolliseen eli isometriseen kidejärjestelmään. Kovuus on 5–6 ja ominaispaino 7,5–10, joten kyseessä on erittäin raskas mineraali. Se liukenee melko helposti esimerkiksi rikkihappoon ja typpihappoon.

※Säteilylähdettä käsiteltäessä on noudatettava erityistä varovaisuutta.

Kokeen kulku

1. Alustan valmistelu: Aseta alumiinilevy kuivajään päälle ja vakauta se pyyhkeen tai alustan avulla.

2. Etanolin levittäminen: Kastele sieni tai huopapala vedettömällä etanolilla ja aseta se alumiinilevyn päälle.

3. Säteilylähteen asettaminen: Kiinnitä säteilylähde, eli uraniitti, kumilangan päähän, työnnä se paikalleen ja sulje kansi.

4. Tarkkailu pimeässä: Pimentäkää huone ja valaistakaa kammiota sivulta LED-valolla. Tarkkailkaa ohuita, lentokoneen jättövanoja muistuttavia juovia.

Tämä koe tarjoaa ainutlaatuisen mahdollisuuden tehdä näkymätön säteily näkyväksi. Säteilyä ei tarvitse ajatella vain ”pelottavana asiana”. Kun käytössä on oikeaa tietoa ja turvallinen ympäristö, se voi olla erittäin kiinnostava tapa herättää ja ruokkia tieteellistä uteliaisuutta. Kokeilkaa tätä ehdottomasti myös opetuksessa!

Esimerkki selitysdioista:

Säteilymittarin avulla säteily voi tuntua vieläkin konkreettisemmalta ja läheisemmältä.

Sumukammion voi rakentaa myös koulussa, mutta Tsukuban Expo Centerissä ollut sumukammio näytti mielestäni niin vaikuttavalta, että kuvasin sen. Luonnollinen taustasäteily näkyy siinä todella hyvin.

Sumukammioita on esillä monissa tiedekeskuksissa, mutta tiedekeskusten laitteet ovat yleensä suuria ja suunniteltu niin, että jäljet näkyvät mahdollisimman hyvin. Ne ovat todella hienoja – niitä voisi katsella vaikka kuinka pitkään!

Yhteydenotot ja yhteistyöpyynnöt

Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta entistäkin läheisempiä! Esittelen helppoja ja hauskoja tiedekokeita, joita voi tehdä myös kotona, sekä käytännön vinkkejä niiden onnistumiseen. Tutustu sivustoon ja kokeile hakea erilaisia kokeita!
・Tietoa ylläpitäjästä, Ken Kuwakosta, löydät täältä
・Erilaiset yhteistyö- ja toimeksiantopyynnöt (kirjoittaminen, luennot, tiedekerhot, TV-ohjelmien tieteellinen valvonta ja esiintyminen jne.) löydät täältä
・Saat tietoa uusista artikkeleista X:ssä!

科学のネタチャンネル -kanavalla julkaistaan tiedekokeisiin liittyviä videoita!

９月のイチオシ実験！

お弁当箱をプラバンがわりにしてキーホルダーを作ろう！

プラスチックお弁当箱を使ったキーホルダー作り！

テレビ番組監修・イベント等のお知らせ

• ８月２７日（木）科学監修番組放送予定
• ９月２０日（日）ダビンチマスターズ出演予定
• １０月１０日（土）11:15~12:00　千葉市科学フェスタ2026「桑子先生の回転科学ショー」にてサイエンスショーを行います。
• 12月26日（土）　ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催

書籍のお知らせ

• 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

各種SNS（更新情報をお届け！）

【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook　【英語】BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。