คลาวด์แชมเบอร์ (cloud chamber) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตรวจจับเส้นทางของอนุภาคต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งรังสีคอสมิกซึ่งเป็นอนุภาคพลังงานสูงจากนอกระบบสุริยะที่พุ่งเข้าสู่โลก
ภายในคลาวด์แชมเบอร์มีไออิ่มตัวของสารประเภทแอลกอฮอล์อยู่ เมื่ออนุภาคมีประจุไฟฟ้าพลังงานสูงจากรังสีคอสมิกพุ่งเข้ามาจะชนกับอิเล็กตรอนของก๊าซภายในคลาวด์แชมเบอร์ทำให้เกิดเป็นร่องรอยเส้นทางของรังสีคอสมิก ในตอนแรกไอของสารประเภทแอลกอฮอล์อยู่ในสถานะอิ่มตัว แต่เมื่อถูกรบกวนโดยรังสีคอสมิกจะเกิดการควบแน่นเป็นหยดเล็กมากๆ เหมือนละอองหมอกที่เราสามารถสังเกตเห็นได้ แต่หยดของเหลวนั้นจะร่วงลงสู่เบื้องล่างแล้วกลายเป็นไออีกครั้งภายในไม่กี่วินาที
เส้นทางเหล่านี้มีลักษณะแตกต่างกันไปตามแต่ชนิดของอนุภาคที่พุ่งเข้ามา
-อนุภาคแอลฟ่า ประกอบด้วย โปรตอน 2 ตัว และนิวตรอน 2 ตัว จะทำให้เกิดเส้นสั้นๆ และหนาๆ
-อนุภาคมิวออน เป็นอนุภาคมูลฐานที่มีประจุลบ จะทำให้เกิดเส้นตรงที่ค่อนข้างยาว
-หากมิวออนหรืออนุภาคอื่นๆ ที่พุ่งเข้ามาเกิดการสลายตัวกลายเป็นอนุภาคที่มีมวลน้อยลงจะทำให้เกิดเส้นที่มีการหักเลี้ยว
-อิเล็กตรอน หรือโพสิตรอน ซึ่งมีมวลเท่ากัน แต่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน โดยอิเล็กตรอนมีประจุลบ ส่วนโพสิตรอนมีประจุบวก ทั้งสองอนุภาคมีมวลน้อยมากๆ เมื่อเทียบกับอะตอมหรืออนุภาคอื่นๆ จะทำให้เกิดเส้นบางๆ ที่หยิกหยอยไปมา
ชาร์ลส์ ทอมสัน รีส์ วิลสัน (Charles Thomson Rees Wilson) นักฟิสิกส์ชาวสก๊อต เป็นคนแรกที่
ประดิษฐ์คลาวด์แชมเบอร์ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ.1927 เนื่องจากคลาวด์แชมเบอร์เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดการค้นพบสำคัญๆ ในโลกฟิสิกส์หลายอย่าง
คาร์ล เดวิด แอนเดอร์สัน (Carl David Anderson) นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ใช้คลาวด์แชมเบอร์ค้นพบโพสิตรอน ซึ่งเป็นปฏิอนุภาคแรกที่โลกฟิสิกส์ได้รู้ว่ามีอยู่จริง รวมทั้งค้นพบมิวออนซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐาน ส่งผลให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ.1936
ในปี ค.ศ.1947 สองนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ George Rochester และ Clifford Charles Butler ค้นพบอนุภาคเคออน (Kaon) ด้วยคลาวด์แชมเบอร์ เคออนเป็นอนุภาคที่ประกอบขึ้นจากควาร์กสองอนุภาค มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อทฤษฎีแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ของฟิสิกส์อนุภาค
ปัจจุบันอุปกรณ์นี้สามารถสร้างขึ้นได้ไม่ยากนักในห้องทดลองทั่วไปตามโรงเรียนต่างๆ และมีอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ในการตรวจจับอนุภาคเกิดขึ้นตามมามากมาย ทั้ง spark chamber, wire chamber และ bubble chamber ซึ่งทั้งหมดนี้ใช้หลักการเดียวกับคลาวด์แชมเบอร์
(ภาพ 2)
อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์การทดลองบางอย่างกลับพยายามหลีกเลี่ยงการตรวจให้พบรังสีคอสมิก เพราะรังสีคอสมิกนั้นเป็นเหมือนสัญญาณรบกวนการตรวจจับสิ่งที่เบาบางยิ่งกว่า นั่นคือสสารมืด
สสารมืด เป็นอนุภาคที่มีอันตรกิริยากับสสารอื่นๆ ผ่านทางแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นแรงที่อ่อนมาก แต่กับแรง อื่นๆ นั้นแทบไม่มีเลย การตรวจจับสสารมืดจึงเป็นเรื่องยาก การทดลอง Large Underground Xenon experiment (LUX) จึงฝังเครื่องตรวจจับสสารมืดลึกลงไปใต้ดินถึง 1 ไมล์ เพื่อลดการรบกวนของรังสีคอสมิกให้เหลือน้อยที่สุด
ส่วนผลการทดลองจะเป็นอย่างไร ต้องรอดูกันต่อไป
