霧箱のサイエンス（６）　β線の見える霧箱

いよいよβ（ベータ）線の霧箱に挑戦です。これができると反電子も観察することができるようになります。作り方の説明へ進む前に、少しだけβ線の話をしましょう。電流もβ線も実態は、同じ電子です。

STEP1 : ベータ線と霧箱の話

ベータ線って、何？

豆電球が点灯しているとき回路に電流が流れ、電子は導線の中をカタツムリくらいの速さで移動しています。その電子が、今度はとんでもない速さで原子核から飛び出してくると、それを 「β線」（ベータ線）と呼んでいます。電流もβ線も正体は、同じ電子ですがエネルギーの大きさは全く違います。

（左画像：グローランプから出るベータ線・クリックで拡大します）→

β線霧箱って特別なもの？

α線用の霧箱でも、実はベータ線の飛跡はできています。ただ、電子はヘリウムの原子核に比べ質量が約2万分の１も小さいので、α線のようにはたくさんのイオンは作れません。そのためベータ線の飛跡はクモの糸のようにとても細く、見えにくいので、飛跡ができていてもほとんどの人は気がつきません。
その見えにくさを解決するために、α線の霧箱に少し工夫を加えたものがベータ線霧箱です。原理はα線霧箱と同じです。まず、ベータ線の飛跡がどういう風に見えるのか、霧箱を運転する様子と飛跡をビデオで見てみよう。ベータ線が見える霧箱ができれば、反電子の飛跡もみえていることになります。

STEP２ : ビデオでβ線の飛跡をみよう

準備するもの

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STEP３ : 霧箱の作り方

1. パイレックスガラス
   ベーシックシリーズが良い。深さ8センチ、内径20センチ程度のもの。それが手に入らなければ角型でも可。できるだけ容積の大きいものが望ましい。
   パイレックスガラスの側面に黒い布をガムテープで貼り付ける。
   
2. サテンの布、アクリルシート、線源を入れる
   ・サテンの布（黒か紺の色）を底にあわせて切り抜き底にしく。
   ・青いアクリルのシート　：カロピンプレート0.5㎜厚,クリア青（笠井産　業KK）（東急ハンズ渋谷店などにはあり。）入手できない場合は、省略。ベストの状態ではないが飛跡は見える。
   ・線源を霧箱の中にいれる。
   ・線源はビデオではグローランプの芯を使ったが、
   マントル（キャンプ用ガスランタンの芯。）や鉱物標本のユークセン石が入手しやすい。
   （注）マントルやユークセン石からはβ線だけでなくα線も出ているので黒いラシャ紙などで包みα線を遮蔽する。
   
3. 無水エタノール
   側面の布と底の部分にエタノールを注入。底の部分にはフィルムケース1杯半くらいのエタノールをいれる。（エタノール：１級　薬局にあり。）
   
4. ラップフィルム
   きっちりと（！）ふたをする。サランラップ（旭化成）が最適。厚く、やぶけにくい。
   
5. 液体窒素の注入
   発泡スチロールトレイの中にアルミのフィンを入れ液体窒素を注入する。
   ・発泡スチロールトレイ：　スーパーなどで食品をいれているもの。
   ・塩化ビニール棒（塩ビ棒）。工作用品や水道関連売り場にある。
   （注）さらに感度をあげ宇宙線なども鮮明に見たいときには、ガラスの　霧箱とアルミのフィンのあいだにアルミの板　（20 ㎝×18 ㎝）くらいのものをいれる。
   ドライアイスの場合
   液体窒素が入手できないときにはドライアイスでも可能。ドライアイスのサイズは、霧箱の底面積くらいの大きさ。ただ、時間とともにすべりおちたり、ドライアイスに凹凸ができ冷えにくくなるので注意が必要。
   
6. 光源で照らす。
   光源はスライドプロジェクターがおすすめです。蛍光灯のような面光源は飛跡にコントラストを作りにくいので不適。明るいLEDでも可。
   
7. 帯電した塩ﾋﾞ棒
   帯電した塩ﾋﾞ棒を霧箱の上でスキャンする。
   霧箱の中には、宇宙線が次々につくるイオンを作っている。そのため、ベータ線の作ったイオンと混じり飛跡が鮮明に見えなくなる。塩ビの帯電棒でスキャンをして宇宙線が作ったイオンを掃除する。霧箱内部のゴミやホコリがエタノール蒸気で洗い流されるまで10分くらい待つと、飛跡が見える条件が整ってきます。