用於探測亞原子粒子的機器規模龐大。大型強子對撞機的偵測器重達數千噸，包含數百萬個感測器，能夠記錄接近光速運動的粒子。但它們並非一定要如此複雜。事實上，有些探測器體積小巧、結構簡單，甚至可以在客廳操作。
以雲室為例，它利用蒸發的酒精來產生對粒子極為敏感的蒸氣。簡易版的雲室是空的魚缸，頂部鋪上浸過酒精的毛氈，底部鋪上乾冰。室溫下的酒精在頂部蒸發到空氣中，並向下沉到底部的乾冰上。隨著溫度降低，它會在任何可以凝結的物體表面凝結。
宇宙射線不斷從太空撞擊地球，當它們進入大氣層時，會釋放大量的粒子。如果其中一個粒子高速穿過自製的雲室，它會與構成空氣的分子碰撞，並擊落一些分子的電子。這會留下帶電離子的軌跡，微小的酒精液滴會附著在這些離子上。由此產生的幽靈般的軌跡，就記錄了單一粒子穿過雲室的路徑。
觀看自製雲端室的運行示範。然後自己動手做一個吧！
如何建造雲室
統計數據
時間： 20分鐘
費用： 70美元
難度： 1/5
材料
- 透明塑膠或玻璃水箱
- 毛氈
- 強力膠
- 異丙醇，濃度90%或以上
- 乾冰
- 用於盛裝乾冰的寬而淺的容器
- 深色金屬烤盤（比油箱口大）
- 手電筒
工具
- 剪刀
- 乳膠或丁腈手套
- 烤箱手套
- 安全護目鏡
指示
- 將毛氈裁剪成與坦克底座大小相符的形狀，然後將其貼在底部（通常放置沙子和假寶箱的地方）。
- 戴上護目鏡和手套，將足夠的異丙醇倒入容器中，浸透毛氈。倒掉多餘的酒精。
- 戴上隔熱手套，將乾冰放入淺容器中，然後用烤盤蓋住。
- 將霧化器倒扣在烤盤上，使毛氈覆蓋的底部朝上。您可以使用額外的毛氈來封住霧化器和烤盤之間的縫隙。現在取下護目鏡和手套（但在拆卸霧化室時要重新戴上）。
- 等待約10分鐘，讓酒精蒸氣充滿儲氣罐。然後關掉所有燈，用手電筒照射儲氣罐內部。
- 如果你看到一條軌跡，看起來像是迷路遊客在異國他鄉留下的痕跡，那你看到的很可能是電子或正電子──電子的反物質孿生體。這些輕質粒子在撞擊空氣中的分子時會四處彈跳，留下曲折蜿蜒的軌跡。
- 當大氣中的氡原子噴射出一個體積較大、能量較低的α粒子（由兩個質子和兩個中子組成的粒子團）時，就會出現一條短而粗的軌跡。氡是一種天然存在的放射性元素，但在空氣中的濃度極低，以至於其在空氣中的放射性甚至比花生醬還要弱。
- 一條筆直的軌跡顯示你很可能觀測到了μ子，它們是比電子更重的粒子。當宇宙射線撞擊高層大氣中的分子時，就會產生μ子。由於質量龐大，μ子會以極快的速度穿過大氣層，留下清晰的軌跡。
- 如果粒子軌跡突然分叉，恭喜！你剛剛目睹了粒子衰變。許多粒子不穩定，會轉化為更穩定的粒子。你正在見證物理現象的發生。
警告：處理異丙醇時請戴上護目鏡和手套，抓取乾冰時請戴上護目鏡和隔熱手套。
本文發表於2015年6月《大眾科學》雜誌，標題為「自製粒子探測器」。本文改編自《對稱》雜誌的一篇文章。
