Qu'est-ce qu'une chambre à bulles?
Une chambre à bulles est un appareil utilisé en physique pour détecter les particules chargées.Il a été inventé par Donald Glaser en 1952, et il a ensuite reçu le prix Nobel pour son invention.Bien qu'une fois la manière répandue de détecter les particules, la chambre à bulles n'est actuellement pas fréquemment utilisée, en grande partie en raison de certains inconvénients qui deviennent apparentes lorsqu'ils traitent de particules extrêmement élevées.
Le principe derrière la chambre à bulles, et en effet la plupart des particulesdétecteurs, est assez simple.Il peut être considéré comme analogue à regarder le ciel pour les sentiers laissés par des avions.Même si un jet passe si rapidement que vous ne le remarquez pas, vous verrez son sentier pendant un certain temps, vous permettant de reconstruire le chemin qu'il a emprunté.Une chambre à bulles fonctionne le long d'un principe similaire, avec des particules laissant une trace de bulles qui peuvent être photographiées.
La chambre elle-même est remplie d'une sorte de liquide transparent et instable, souvent hydrogène surchauffé.Le liquide est fait surchauffé en le gardant sous pression et en le libérant légèrement au moment où les particules sont introduites.Au fur et à mesure que les particules chargées se frayent un chemin à travers la chambre, elles font bouillir le liquide lorsqu'ils passent, créant une trace de bulles.Les particules elles-mêmes ne prennent que quelques nanosecondes pour traverser la chambre, mais les bulles prennent des millions de fois de plus pour se développer, prenant généralement environ 10 ms.Dans ce temps, des photographies peuvent être prises sous différents angles, créant une représentation tridimensionnelle du chemin des particules.
Les bulles sont ensuite éliminées en pressurisant la chambre, et la procédure est répétée avec le lot suivant de particules.Chaque ensemble de photographies est prise dans ce que nous pourrions considérer comme une courte période, ne nécessitant que quelques secondes chacune, mais cela est en fait assez long selon les normes scientifiques.Les détecteurs modernes sont capables de faire toute la procédure en millisecondes, ce qui permet de documenter des centaines ou des milliers d'échantillons de particules en quelques secondes.Les détecteurs modernes capturent également les images numériquement, ce qui les rend plus faciles à analyser et à stocker.
En conséquence, la chambre à bulles est rarement utilisée dans la détection moderne des particules.Un autre problème est que parce que les chambres à bulles sont assez petites, ils sont également incapables de documenter correctement les collisions de particules de haute énergie, ce qui réduit davantage leur utilité dans des expériences modernes.Enfin, le point auquel le liquide devient surchauffé doit coïncider exactement avec le moment où les particules instantanées se frappent mutuellement, ce qui peut être presque impossible à coordonner avec des particules qui ont une durée de vie extrêmement de short.Les chambres à bulles sont encore très utiles à des fins d'enseignement.Parce que ce sont des photographies de sentiers physiques, ils sont généralement beaucoup plus faciles à comprendre pour les gens que les descriptions plus complexes des interactions ou d'autres données abstraites.Les élèves peuvent regarder une image capturée d'un sentier à bulles et voir précisément les interactions de diverses particules, et comment les particules se décomposent pendant leur séjour dans la chambre.Pour ces raisons, bien qu'elles ne soient pas largement utilisées dans la recherche de pointe, les chambres à bulles continuent de voir des laboratoires universitaires et les photographies prises historiquement sont souvent vues dans les manuels.