Bienvenue sur le site consacré aux chambres à brouillard !

E. Rutherford : « The most original and wonderful instrument in scientific history »

La radioactivité est un domaine physique méconnu du grand public car l’extrême brièveté des évènements nucléaires, les masses et dimensions des particules infinitésimales et leurs vitesses proches de celle de la lumière font qu’il est impossible avec les sens humains de détecter la radioactivité. Le phénomène reste ainsi associé à un concept « dangereux » faute de ne pas pouvoir percevoir ces rayonnements invisibles.

Pourtant, la radioactivité est un phénomène naturel qui fait partie de notre vie de tout les jours. A l’intérieur de notre corps, le Potassium 40, le Carbone 14, l’Uranium 238 pour ne citer qu’eux, sont présents naturellement dans notre organisme et se désintègrent à raison d’une dizaine de milliers d’atomes par seconde…nous sommes donc radioactifs ! (cela représente une faible dose bien entendu).

Dehors, nous subissons un constant bombardement de particules qui proviennent du rayonnement naturel. Le sol, l’eau de mer, les murs de votre maison… contiennent tous en infime proportion des radionucléides qui émettent des particules et ce dans n’importe quelle direction. A cela il faut rajouter le rayonnement cosmique qui vient « d’en haut » : lorsque un proton ayant traversé la galaxie interagit avec notre atmosphère, des milliers de milliard de particules sont émises. Une fraction de ces particules arrivent au sol et nous bombarde encore…en fait il n’existe aucun endroit sur terre où nous pourrions échapper aux rayonnements car nous sommes cernés de toutes parts par la radioactivité.

Lorsqu’on pense aux moyens capables de détecter la radioactivité, il vient immédiatement à l’esprit les compteurs Geiger, ces instruments qui font « bip-bip » lorsqu’une particule les traverse. Mais il n’existe qu’un détecteur qui montre de manière spectaculaire ce qu’est réellement la radioactivité : la chambre à brouillard.

La chambre à brouillard du Visiatome. Le système de refroidissement se trouve dans le meuble blanc (80 kg).

C’est une expérience qui a permis de bâtir la physique nucléaire tel que nous la connaissons aujourd’hui, en découvrant par exemple le processus de création de paires, les cascades électromagnétiques, mais aussi des particules comme le Positon, le Muon, le Kaon, Lambda et Xi. Peu à peu, la chambre à brouillard a disparu des laboratoires en tant qu’outil de recherche au fur et à mesure de l’élaboration de nouveaux moyens de détection : détecteurs à scintillation et à semi-conducteur, plaques à émulsion, chambres à bulles, à étincelle, à fils, ou à dérive…

De nos jours, la chambre à brouillard n’est utilisée qu’a des fins pédagogiques dans les musées scientifiques qui ont les moyens d’en acquérir une (29.500€). En effet, les chambres à brouillard sont des expériences complexes, encombrantes et techniquement coûteuses à mettre en oeuvre et c’est pour ces raisons qu’elles n’ont jamais été diffusées largement dans les systèmes éducatifs.

Depuis les années 2000, la baisse du coût des procédés de fabrication des modules Peltiers (à base de semi-conducteurs) et l’amélioration progressive de leur rendement électrique permet aujourd’hui de construire des chambres à brouillard de petite dimension, facilement transportable et à coût modéré. Le modèle de chambre à brouillard présenté sur ce site a été conçu suite à une rencontre inattendu entre un passionné de sciences physiques et une chambre à brouillard exposée au musée du Visiatome : il m’en fallait une, mais pas à ce prix !

4 ans plus tard, voici un modèle de chambre à brouillard portative avec quelques expériences de radioactivité présentée dans la vidéo ci dessous. Cette machine peut trouver sa place dans les TP de physique de Terminale S, ou dans toute autre instance enseignant la physique nucléaire. Elle permet de visualiser de ses propres yeux les phénomènes nucléaires tel que décrits dans les livres ou sur les écrans d’ordinateur, en transformant par une simple observation les concepts théoriques « abstrait » en une réalité tangible.

Bonne visite sur le site !

Julien SIMON, Cloudylabs