Hvad er et boble kammer?

Et boble kammer er en enhed, der bruges i fysik til at detektere ladede partikler.Det blev opfundet af Donald Glaser i 1952, og han blev derefter tildelt Nobelprisen for dens opfindelse.Selvom den førstDetektorer, er ganske enkel.Det kan betragtes som analogt med at se himlen efter stier, der er efterladt med fly.Selv hvis en jetstriber så hurtigt, at du ikke bemærker, at den passerer, vil du se dens spor i nogen tid, så du kan rekonstruere den sti, den tog.Et boble kammer fungerer langs et lignende princip, hvor partikler efterlader et spor af bobler, der kan fotograferes.

Selve kammeret er fyldt med en slags gennemsigtig og ustabil væske, ofte overophedet brint.Væsken gøres overophedet ved at holde den under pres og frigive den lidt i det øjeblik, partiklerne introduceres.Som ladede partikler kører gennem kammeret, får de væsken til at koge, når de passerer, hvilket skaber et spor af bobler.Partiklerne i sig selv tager kun et par nanosekunder at passere gennem kammeret, men boblerne tager millioner af gange længere tid at udvide, generelt tager omkring 10ms.I den tid kan fotografier tages fra forskellige vinkler, hvilket skaber en tredimensionel repræsentation af partikelstien.

Boblerne fjernes derefter ved at trykke på kammeret, og proceduren gentages med den næste batch af partikler.Hvert sæt fotografier tages i det, vi måske betragter som en kort periode, hvilket kun kræver et par sekunder hver, men dette er faktisk ret længe efter videnskabelige standarder.Moderne detektorer er i stand til at udføre hele proceduren i millisekunder, hvilket giver mulighed for, at hundreder eller tusinder af bursts af partikler blev dokumenteret på få sekunder.Moderne detektorer fanger også billeder digitalt, hvilket gør dem lettere at analysere og opbevare.

Som et resultat bruges boblekammeret sjældent i moderne partikeldetektion.Et andet problem er, at fordi boble kamre er temmelig små, er de også ude af stand til korrekt dokumentation af kollisioner af højenergipartikler, hvilket yderligere reducerer deres anvendelighed i moderne eksperimenter.Endelig skal det punkt, hvor væsken bliver overophedet, falde nøjagtigt med, når de øjeblikkelige partikler rammer hinanden, hvilket kan være næsten umuligt at koordinere med partikler, der har ekstremt korte levetid.

På trods af deres relative forældelse, er billederne fra billederne fraBoble kamre er stadig meget nyttige til undervisningsmæssige formål.Fordi de er fotografier af fysiske stier, er de generelt meget lettere for folk at forstå end mere komplekse beskrivelser af interaktioner eller andre abstraherede data.Studerende kan se på et billede, der er fanget af en boblepor og se nøjagtigt interaktionerne mellem forskellige partikler, og hvordan partiklerne forfaldes i løbet af deres tid i kammeret.Af disse grunde, selvom de ikke er brugt i banebrydende forskning, ser boblekamre fortsat nogle brug af universitetslaboratorier, og fotografier, der er taget historisk set, ses ofte i lærebøger.