ENERGIE STOPT NOOIT straalt door de ruimte of naar de aarde. Al meer dan tien jaar worden honderden miljoenen monsters van de eindeloze stortvloed aan protonen, kernen en ander atoomafval verzameld in de kosmische stralingsemmer van het Internationale Ruimtestation – een instrument dat de Alpha Magnetic Spectrometer wordt genoemd. Hier thuis verlichten wolkenkamers – zoals die worden gebruikt door CERN, de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek gevestigd in Zwitserland – de onzichtbare kosmische storm van de ruimte.
In maart 1951, op lange termijn Populaire wetenschap bijdrager Kenneth M. Swezey trakteerde ruimteliefhebbers en doe-het-zelvers op een stapsgewijze handleiding voor het bouwen van een wolkenkamer met behulp van een pot met pindakaas. “Het geheim van elke wolkenkamer is oververzadigde stoom”, schreef Swezey. “Terwijl atomaire deeltjes door deze damp breken, condenseren ze moleculen op hun pad, waardoor zichtbare druppels achterblijven, zoals de dampsporen van hoogvliegende vliegtuigen.”
De eerste wolkenkamer werd in 1895 ontworpen door natuurkundige Charles Thomas Rees Wilson om wolken in de lucht te reproduceren en hun gedrag te bestuderen. In 1910 begon hij sporen van geladen deeltjes te bespioneren, die de oververzadigde lucht ioniseerden en de vorming van waterdruppels veroorzaakten. Rond dezelfde tijd stelde natuurkundige Victor Hess vast dat geladen deeltjes, die hij kosmische straling noemde, vanuit de ruimte de atmosfeer van de aarde binnendrongen, wat hem in 1936 de Nobelprijs opleverde.
Ondanks hun alomtegenwoordigheid blijft de oorsprong van deze hemelvonken een mysterie, hoewel wordt vermoed dat supernova’s en gewone sterren zoals onze zon de belangrijkste bronnen zijn. Energiestralen botsen met atomen in de bovenste atmosfeer van de aarde, waardoor geladen subatomaire deeltjes ontstaan, zoals pionen, muonen, elektronen en positronen, waarvan de geïoniseerde sporen verschijnen als spichtige lijnen in wolkenkamers. Straling hier op aarde creëert ook kosmische straling.
Toen Swezey in de jaren vijftig zijn huiskamer aanbood, leek het gebruik ervan enigszins praktisch. De angst voor een kernoorlog, aangewakkerd door de steeds erger wordende Koude Oorlog, domineerde de krantenkoppen. Een huiselijke wolkenkamer kan atoomdeeltjes van nabijgelegen explosies detecteren, om nog maar te zwijgen van alfadeeltjes, een product van radioactief verval uit bronnen zoals radongas, en gammastraling van radium, dat tot de jaren zeventig nog steeds op wijzerplaten werd afgebeeld.
Om een storm met kosmische straling te bekijken, begin je met een glazen of plastic schaal: hoe groter hoe beter. Een donkere achtergrond, zoals zwart vilt dat aan de binnenkant van de bodem en het deksel is geplakt, zal de ervaring versterken. Week het materiaal aan de onderkant met alcohol, sluit het deksel en plaats de pot ondersteboven op een bodem met droogijs. Terwijl het apparaat afkoelt, ontstaat er stoom. Doe de lichten uit en laat een zaklamp door de pot schijnen. Er zouden dunne lijnen moeten verschijnen, sommige volkomen recht (muonen met hoge energie, groot genoeg om door een pot te gaan), andere zigzaggend (elektronen en positronen, zo klein dat ze zich aan omringende deeltjes hechten), en andere als elastiekjes (alfa-geïnduceerde radondeeltjes, zwaar en sterk geladen zodat ze ionenbegeleiding verzamelen).
Ons nevelkamerrecept uit 1951 werkt nog steeds, hoewel CERN een bijgewerkte instructievideo biedt waarin dezelfde essentiële ingrediënten worden gebruikt. Kunt u geen droogijs vinden? Kant-en-klare wolkenkamers werken bij normale vriestemperaturen. Het enige wat je nodig hebt is bijna pure ethanol en heet water om de wolken te creëren (en een paar honderd dollar extra om de apparatuurkosten te dekken).
Dit verhaal verscheen oorspronkelijk in de High Issue van Populaire wetenschap. Lees meer PopSci+-verhalen.