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La chambre à brouillard est le premier détecteur de particule qui à été inventé ,sous le nom de chambre Wilson. C'est un appareil capable de mettre en évidence les particules issues de désintégration nucléaire et de les rendre visible à l'oeil nu. Le dispositif est une enceinte close, dans laquelle on va créer un environnement supersaturée en alcool pur. Ces vapeurs d'alcool en état métastable vont alors se condenser si une perturbation passe dans l'enceinte (point de nucléation) l'alcool se liquéfie sous forme de micro gouttelettes. Les particules nucléaires qui vont passer dans ce gaz d'alcool vont agir comme une perturbation local, on obtient des petites traces blanches d'alcool qui représente les trajectoires de ces particules.

Nous allons essayer de réaliser une chambre à brouillard le plus simplement possible et cela en utilisant un module Peltier à la place de la neige carbonique (Chambre à brouillard classique). Ce premier prototype va nous servir à démontrer la faisabilité du projet ainsi que de mieux étudier la physique qu'il met en évidence. Le but final étant de fabriquer une chambre à brouillard “pédagogique” c'est à dire qui soit facilement utilisable, qui fonctionne en continue, et qui soit d'une taille appréciable (environ 30 cm cube)

Ce projet fait essentiellement appel à des connaissances en thermodynamique, en physique nucléaires et quelques notions d'électroniques (pour les capteurs dans la chambre éventuellement).

Il vous ai peu être déja arrivé de cogner une bière qui sort du congélateur et d'observer avec stupéfaction la congélation instantanée de la bière à l'intérieur? Ce qu'il se passe c'est que le liquide dans la bouteille était à une température en dessous de son point de solidification mais de part l'absence de point de nucléation dans la bière cette dernière na pas réussi à effectuer ça transition de phase, elle est donc dans un état d'équilibre mais très instable, c'est un état métastable. En cognant la bouteille vous apporté une énergie mécanique qui déclenche la transition de phase, le choc perturbe l'état d'équilibre et le bière se congèle instantanément.

En créant un gradient de chaleur dans la chambre, l'alcool à tendance a plus se vaporiser dans l'air, donc en retombant (dus au flux de convection) il va venir se liquéfier sur la face froide du Peltier. Mais il y aura une fine zone au dessus (environ 1 cm) ou l'alcool ne vas pas réussir à le liquéfier. Une particule chargée passant dans cette zone sera alors immédiatement détectée car elle va perturber cet alcool le rendant liquide.

L’expérience consiste à créer un environnement supersaturée en isopropyl pur à 99%, et d'introduire une source à l’intérieur pour observer les traces. Cet état s'obtient en créant un gradient de chaleur horizontal dans la chambre, grâce aux flux de convection il y'a une circulation d'alcool ce qui donne une zone de détection d’environ 1 cm dans le bas de la chambre. Dans ce premier montage, l’expérience est au plus simple, on ne joue pas avec la pression , et nous avons une unique source de froid dans le bas de la chambre.

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