Construction d'une chambre à brouillard

Des particules cosmiques venant de l'espace atteignent la Terre constamment. Elles nous traversent sans que nous puissions les sentir ou les voir. Une chambre à brouillard rend ces particules visibles. L'expérience peut être réalisée avec des élèves en seulement cinq à dix minutes. Elle est particulièrement adaptée à un cours de physique des particules ou des astroparticules.

Les instructions de montage et d'autres informations sont disponibles au téléchargement au fond de la page (en allemand).

Lors d'une journée de formation continue au CERN en juin 2013, des enseignants de physique construisent une chambre à brouillard.
Lors d'une journée de formation continue au CERN en juin 2013, des enseignants de physique construisent une chambre à brouillard.Image : Christine Plass

Le physicien Hans Peter Beck explique ce qui peut être observé dans une chambre à brouillard : "Cette expérience rend visible les particules cosmiques. A vrai dire, seuls quelques-uns des événements qui se laissent observer dans la chambre à brouillard sont réellement des traces de particules cosmiques. La raison est la suivante : les particules cosmiques viennent principalement d'en haut, et que rarement depuis le côté. C'est pourquoi elles laissent au mieux des traces très courtes ou ponctuelles : vu que la couche de brouillard ne mesure que quelques millimètres d'épaisseur, une particule qui la traverse perpendiculairement ne peut que laisser une courte trace verticale. Il n'y a qu'un petit (!) nombre de particules cosmiques qui arrivent effectivement depuis le côté et laissent parfois une longue trace.

Ce que l'on voit dans la chambre à brouillard est principalement la radioactivité de l'environnement. Il y a partout des noyaux radioactifs qui produisent des rayons alphas et betas. Si un noyau se désintègre justement dans la couche de brouillard, la particule alpha (noyau d'hélium) ou beta (électron) a de bonnes chances de laisser une longue trace dans le brouillard. Mais là aussi, il est possible (bien que rare !) qu'une particule alpha ou qu'un électron s'échappe perpendiculairement à la couche de brouillard, et dans ce cas l'on observe une trace très courte, qui ne provient cependant pas d'une particule cosmique.

En bref : notre chambre à brouillard nous permet d'observer des particules cosmiques, mais surtout des alphas et betas de noyaux radioactifs. Les 'gros bourdons' particulièrement bien visible à l'oeil nu sont des alphas."