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自由研究してみよう！ ～ペットボトル型霧箱実験
ペットボトル型霧箱実験とは
ペットボトル型霧箱では、身の回りを飛んでいる自然放射線（アルファ線、ベータ線、宇宙線）を見ることができます。（放射線を出すもの（放射性物質）を、特別に用意することはありません。）
※詳細については、『霧箱で見える放射線と原子より小さな世界』（山本海行、仮説社、2023、50-56ページ）を参照ください。
霧箱の様子
・白い線が放射線によってできた「霧」です。
・放射線の種類によって、霧の太さや長さが異なります。
準備するもの
| 内容 | 購入先 | |
|---|---|---|
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ペットボトル ・1.5L以上 ・底が丸いもの（炭酸飲料等） |
スーパーマーケット、コンビニ等 |
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黒紙 ・画用紙より厚いもの |
文房具店、材料屋等 |
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懐中電灯 ・９灯（または３灯）のLED懐中電灯 |
100円ショップ |
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アルコール ・無水エタノールまたは工業用アルコール 注）たくさんのアルコールを使うため、換気には十分注意してください。 |
ドラッグストア |
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ラップフィルム ・2枚 ・ペットボトルの大きさに合わせる （15cm以上） |
100円ショップ |
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アルミホイル ・1枚 ・ペットボトルの大きさに合わせる （15cm以上） |
100円ショップ |
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ドライアイスの板 1kg | アイスクリーム店、 ドライアイス販売店 |
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輪ゴム ・２本 ラップフィルムやアルミホイルが容器から離れないように固定する。 |
100円ショップ |
つくりかた
| 1 |  |
1.5L以上のペットボトルを高さ11cmに切って筒にする。 |
|---|---|---|
| 2 |  |
黒い厚紙にえんぴつで筒の底の円にそって線を引く。 |
| 3 |  |
書いた円よりも1cmぐらい大きくなるように黒い厚紙を切る。 |
| 4 |  |
鉛筆で書いた線まで切り込みをたくさん入れる。 |
| 5 |  |
黒い紙を切り取ったペットボトルに乗せる。 |
| 6 |  |
ラップフィルムをかぶせて輪ゴムでとめる。黒い厚紙がしわにならないように端をひっぱって整える。 |
| 7 |  |
ラップフィルムの上にアルミホイルをかぶせて輪ゴムでとめる。 これで霧箱の底が完成。 |
| 8 |  |
黒い厚紙を筒の高さ（11cm幅）に切って、筒の中に丸めて入れる。 |
| 9 |  |
無水エタノールを筒の中に入れる。底の黒い厚紙が完全に液面に沈むように3mm程度入れてプールにする。まわりの黒い厚紙にもエタノールをかけて湿らせる。 アルコールが多すぎると冷えるのに時間がかかります。 注）たくさんのアルコールを使うため、換気には十分注意してください。 |
| 10 |  |
ラップフィルムをかぶせて輪ゴムでとめる。シワを伸ばすようにぴんと張る。 これで霧箱は完成。 |
| 11 |  |
ドライアイスの板を、発泡スチロールや新聞紙の上に乗せる。 |
| 12 |  |
ドライアイスの上に霧箱を乗せる。 霧箱は水平にする。傾いた場合はドライアイスを載せた発泡スチロールや新聞紙に厚紙をはさんで、霧箱の底がすべてドライアイスに接するように調整する。 霧箱の底面がすべてアルコールで覆われて、底の黒い厚紙がアルコールの液面に出てこないようにする。 |
| 13 |  |
斜め上からLEDライトで照らして、底面付近を観察する。 筒の中が充分に冷えると放射線の白い筋が次々に現れる。 |
なぜ放射線を霧として見ることができるの？
霧箱実験では霧の基となる水の代わりにアルコールを利用します。気温とドライアイスとの急激な温度差によって、「過飽和」と呼ばれるアルコールの霧ができやすい状態をつくります。
放射線が容器中でいろいろなもの（空気中の分子など）にぶつかると、それをきっかけに蒸発したアルコールが液体の粒「霧」となって集まり、放射線の通り道にそって霧の筋をつくります。
この筋を「放射線の飛跡」といいます。
リンク（動画・プリント・イラストで学ぶ）
目で見ることができない「放射線」を「霧箱」を使って観察する実験映像。
参考文献
山本 海行『霧箱で見える放射線と原子より小さな世界』（仮説社）
https://www.kasetu.co.jp/
山本 海行・小林眞理子『きみは宇宙線を見たか』（仮説社）
https://www.kasetu.co.jp/
仮説社『ペーパー霧箱用植毛厚紙』
https://www.kasetu.co.jp/