霧箱

「霧箱」とは，目に見えない放射線を可視化する実験です。ドライアイスとエタノールがあれば，家庭でも学校でもかんたんに実験ができます。

東日本大震災以降，理科教材としての「霧箱」の重要度が増し，性能向上のための様々な研究が行われています。平成20年度から，生徒と一緒に霧箱の研究をしています。得られた成果は各種発表会や原著論文にて発表しています。

1. 自身が開発に関わった霧箱

ヒートシンクを利用した霧箱   Bottom heat sink

大型ヒートシンクを用い，ドライアイス，液体窒素のいずれにも対応します。

A sensitive cloud chamber without radioactive sources, Phys. Educ. 47 (2012) 574 [arXiv:1202.2423]

融雪剤を利用した霧箱  Salt-ice bath

ドライアイスの代わりに融雪剤を用いた霧箱を開発しました。

Developing cloud chambers with high school students, JPS Conf. Proc. 1 (2014) 017015 [arXiv:1308.0977]

2. 様々な霧箱

「霧箱」を発明したのが C. T. R. Wilson だというのはとても有名ですが，彼が発明したのは「膨張型霧箱」といい，一瞬しか放射線が見えないものです。連続的に放射線を観測できる「拡散型霧箱」は A. Langsdorf により初めて開発されましたが，彼の装置は複雑なものでした。現在教育現場で用いられている，エタノールとドライアイスを用いるタイプの霧箱は NeedelsとNielsen のグループと Cowan により独立に発明されました。現在，教育用として取り組まれている工夫の多くは，扱いに難のあるドライアイスをより簡便な材料に置き換えようというものです。

原子論が現代の科学教育で最も重要な内容であることに，意義を唱える人はまずいないでしょう。しかしながら，ほとんどの児童/生徒/学生は，原子を「観る」ことのないまま卒業していきます。「霧箱」は，「ブラウン運動」の実験とともに，原子の実在を直感的に観察することのできる数少ない教材です。「霧箱」がより便利になることで，全ての子どもたちに実施できるようになることを夢見て，研究を進めています。







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強力な「ネオジム磁石」を利用すると、通常の磁石では難しい実験がたくさんできます。なかでも、最もショッキングなのが、 野菜に磁石を近づけると、反発する という実験です。野菜に含まれる水の反磁性のため、このような現象がおきるのです。 来週の出張授業でぜひこれをやろうと思って、準備していました。去年もトライしたのですが、いざやってみると予備実験の段階でうまくいかず、授業ではやりませんでした。 今回はなんとしてもやってやろう、と思って、がんばってやったのがこれです。   参考にさせていただいたのはここです。 http://www.pref.aichi.jp/shin-san/kagaku/nurture/prog/plan/plan/contents/a-8.html   ポイントその１ とにかく反磁性ってのは弱い！なので、キュウリをつるした棒が抵抗なく回るような、最新の工夫が必要です。下から支えてヤジロベエ方式にするときには、軸の部分がとにかく抵抗のないようにまわるような工夫と、バランス取りが必要です。今回のようにつるす場合は、糸に直接つなぐと、糸のねじれ力が働いてうまく回りません。なので、今回のように抵抗の少ないジョイント部分を設ける必要があります。 さらにやっかいなのは、スタンドや接合部などのどこかに磁石にくっつく素材を用いていると、非常に不便だということです。油断してると磁石が飛んでいきます。なので、接合部（糸も含む）は磁石につかないエナメル線です。台は発泡スチロールで自作しました。 ポイントその2 キュウリの皮（青いところ）は全部とる！　アホみたいなことですが、なかなか気づきませんでした。水分の少ない皮は除いたほうがよく動きます。   で、こんだけ工夫してやっても、キュウリはそろ～～っとしか動きません。子どもにはウケないかもしれませんが、とにかく磁石で野菜が動くというのは驚きだと思うので、やってみます。
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