O mlžných komorách

Částice alfa je označení pro uskupení dvou protonů a dvou neutronů, jedná se tedy o jádro helia. Částice alfa zanechává v mlžné komoře kratší, ale silnější stopy. Proud alfa částic se nazývá radioaktivní záření alfa. Jedná se o nejméně pronikavé záření, zastaví jej například list papíru nebo i jen několik metrů vzduchu. Přirozeně je zdrojem alfa záření například uran, radium, nebo také radon. Izotop radonu Rn-222 je známý pro svůj potenciál hromadění se v budovách, běžně totiž dochází k jeho uvolňování ze zemské kůry. Příkladem umělého zdroje alfa záření je izotop Am-241 prvku americium, který se v přírodě běžně nevyskytuje.

Různorodé, často tenké a klikaté nebo tenké a přímé mlžné stopy patří elektronům. Jak moc se dráha elektronu zahýbá, záleží na jeho energii. Zatímco elektrony s vysokou energií si razí cestu přímým směrem, elektrony s nižší energií mění svůj směr v důsledku srážek s molekulami isopropylalkoholu. Elektrony v mlžné komoře mají svůj původ opět buď z radioaktivních přeměn uskutečněných na zemi, tedy jako součást přirozeného radioaktivního pozadí, nebo pochází ze sekundárního kosmického záření. Proud elektronů se označuje jako záření beta minus. Záření beta je pronikavější než záření alfa, lze jej odstínit například 1 mm tlustým plátem olova.

Pozitron je první pozorovaná částice antihmoty, je antičásticí elektronu. Jeho stopa je identická s elektronem, odlišit stopy těchto částic lze umístěním mlžné komory do magnetického pole, kdy se stopy elektronů a pozitronů začnou stáčet na opačné strany. Ostatně byl takto pozitron poprvé pozorován v roce 1932 Carlem Andersonem, který za tento objev získal Nobelovu cenu za fyziku. Pozorované pozitrony pocházejí z kosmického záření, nebo z přirozených rozpadů atomů na zemi. Proud vyzařovaných pozitronů nazýváme záření beta plus. Příkladem přírodního zdroje radioaktivního záření beta plus je draslík 40-K, který je nejvíce obsažen v banánech. Konzumace jednoho banánu představuje dávku odpovídající 1% průměrné denní dávky radioaktivního záření, které na člověka běžně působí. S pozitrony se setkáme i v medicíně, a to konkrétně u pozitronové emisní tomografii (PET). Jedná se o zobrazovací metodu, která zobrazí jednotlivé tkáně. Tato metoda je založena na interakci s radiofarmatikem, které je pacientovi podáno. Toto radiofarmatikum je zdroj beta plus záření, tedy emitor pozitronů. Vyletující pozitrony anihilují s elektrony přítomnými v atomech těla. Detektor přitom registruje fotony, které jsou při anihilaci vyzářeny. V mlžné komoře je možné anihilaci pozitronu a elektronu identifikovat z průběhu stop v mlžné komoře.

Výrazné stopy, které často protínají celou plochu mlžné komory, patří protonům, částicím tvořící jádra atomů. Tyto protony mají původ v kosmickém záření. Stopy protonů mohou zanechat stopu přes celou pozorovací plochu, ale také kratší stopu nebo i jen tečku – záleží na úhlu, pod kterým proton do mlžné komory vniká. S protony se můžeme setkat i v medicíně, konkrétně v oboru radioterapie. V protonové léčbě se využívá urychlených protonů pro ozařování nemocné tkáně, respektive nádorů a karcinomů. Protonová léčba je příkladem využití původně výzkumného typu zařízení pro konkrétní aplikaci – protony jsou urychlovány pomocí částicového urychlovače (cyklotronu).

Piony jsou částice složené z dvojice elementárních částic kvarků “u” a “d”, přičemž obsahují vždy jeden kvark a jeden antikvark. V mlžné komoře pozorujeme stopy jen nabitých pionů. Stopy pionů jsou velmi podobné se stopami elektronů a je tedy obtížné jejich stopy odlišit; lze tak učinit z průběhu stop v mlžné komoře. Piony jsou také součástí sekundárního kosmického záření, které vzniká v atmosféře interakcemi částic primárního kosmického záření s částicemi atmosféry.

Kaony jsou částice skládající se z jednoho kvarku “s” a jednoho kvarku “u” nebo “d”, vždy ve dvojici kvark a antikvark. V mlžné komoře lze tuto částici identifikovat pouze z průběhu stop v mlžné komoře při rozpadu nějakého kaonu, přičemž kaony se rozpadají na piony. Kaony byly objeveny na snímcích z mlžné komory v roce 1947 při studiu sekundárního kosmického záření, jehož jsou také součástí.

Elestic proton scattering je jeden ze vzácnějších jevů, které lze v mlžné komoře pozorovat. Jedná se o způsob interakce, při které dojde k pružné srážce dvou protonů.

V mlžené komoře lze pozorovat rozpad mionu slabou interakcí na elektron. Tento rozpad je jasně patrný z průběhu mlžné stopy. Tlustší mlžná stopa mionu se po náhle ostře zlomí a ztenčí – mion se rozpadl a pozorujeme tenčí stopu elektronu. Další částice – mionové neutrino a elektronové antineutrino – v mlžné komoře nepozorujeme, jelikož tyto částice nejsou elektricky nabité.

Anihilace nastává v okamžiku, když se setká částice se svou antičásticí. Nejznámějším příkladem je anihilace elektronu a pozitronu, při které vznikají dva fotony záření gama. V mlžné komoře tento jev pozorujeme jako dvě tenké stopy (elektron a pozitron), které skončí na jednom stejném místě. Foton gama záření v mlžné komoře nepozorujeme, neboť tato částice nenese žádný elektrický náboj. Tento jev lze pozorovat také v opačném pořadí, kdy se foton rozpadne na elektron a pozitron, jejichž stopy tedy vychází ze stejného místa.

V roce 1991 byla poprvé pozorována částice, která měla ultra-vysokou energii porovnatelnou například s kinetickou energií letícího fotbalového balónu. Tato částice má jistě původ ve vesmíru, tedy přiletěla jako součást kosmického záření, ale její přesný původ zatím není jistý. Částice “Ó můj bože” se nejvíce podobala velmi rychle letícímu protonu. Teoreticky lze takovou částici pozorovat v mlžné komoře, nicméně bylo dosud pozorováno jen několik takových částic.