Wat is een bellenkamer?
Een bellenkamer is een apparaat dat in de natuurkunde wordt gebruikt om geladen deeltjes te detecteren.Het werd uitgevonden door Donald Glaser in 1952 en kreeg vervolgens de Nobelprijs voor de uitvinding.Hoewel eenmaal de heersende manier om deeltjes te detecteren, wordt de bellenkamer momenteel niet vaak gebruikt, grotendeels vanwege enkele nadelen die duidelijk worden bij het omgaan met extreem energieke deeltjes.
Het principe achter de bellenkamer, en inderdaad het meeste deeltjeDetectoren, is vrij eenvoudig.Het kan worden beschouwd als analoog aan het kijken naar de hemel voor paden achtergelaten door vliegtuigen.Zelfs als een straal zo snel voorbij streaakt dat je deze niet merkt dat het nog een tijdje is, zul je het spoor zien, zodat je het pad dat het heeft genomen kunt reconstrueren.Een bellenkamer werkt langs een soortgelijk principe, waarbij deeltjes een spoor van bubbels achterlaten die kunnen worden gefotografeerd.
De kamer zelf is gevuld met een soort transparante en onstabiele vloeistof, vaak oververhitte waterstof.De vloeistof wordt oververhit gemaakt door hem onder druk te houden en op het moment dat de deeltjes wordt geïntroduceerd en wordt het enigszins vrijgelaten.Terwijl geladen deeltjes door de kamer komen, zorgen ze ervoor dat de vloeistof kookt terwijl ze passeren, waardoor een spoor van bubbels ontstaat.De deeltjes zelf nemen slechts enkele nanoseconden om door de kamer te gaan, maar de bubbels duren miljoenen keren langer om uit te breiden, meestal duren ongeveer 10 ms.In die tijd kunnen foto's worden genomen vanuit verschillende hoeken, waardoor een driedimensionale weergave van het deeltjespad ontstaat.
De bellen worden vervolgens geëlimineerd door de kamer onder druk te zetten en de procedure wordt herhaald met de volgende partij deeltjes.Elke set foto's wordt genomen in wat we een korte periode kunnen beschouwen, waarbij elk slechts enkele seconden nodig is, maar dit is eigenlijk vrij lang volgens wetenschappelijke normen.Moderne detectoren kunnen de hele procedure in milliseconden uitvoeren, waardoor honderden of duizenden uitbarstingen van deeltjes binnen enkele seconden kunnen worden gedocumenteerd.Moderne detectoren leggen ook digitaal afbeeldingen vast, waardoor ze gemakkelijker te analyseren en op te slaan.
Dientengevolge wordt de bellenkamer zelden gebruikt bij moderne deeltjesdetectie.Een ander probleem is dat, omdat bellenkamers vrij klein zijn, ze ook niet in staat zijn om botsingen van energierijke deeltjes goed te documenteren, waardoor hun nut in moderne experimenten verder wordt verminderd.Ten slotte moet het punt waarop de vloeistof oververhit wordt, precies samenvallen met wanneer de instant deeltjes elkaar raken, wat bijna onmogelijk kan zijn om te coördineren met deeltjes met extreem korte levensduur.
Ondanks hun relatieve veroudering, de beelden vanBubble -kamers zijn nog steeds behoorlijk nuttig voor onderwijsdoeleinden.Omdat het foto's van fysieke paden zijn, zijn ze over het algemeen veel gemakkelijker voor mensen om te begrijpen dan complexere beschrijvingen van interacties of andere geabstraheerde gegevens.Studenten kunnen kijken naar een afbeelding van een bellenpad en precies de interacties van verschillende deeltjes zien, en hoe de deeltjes vervallen tijdens hun tijd in de kamer.Om deze redenen, hoewel niet veel gebruikt in geavanceerd onderzoek, blijven bellenkamers sommige gebruik van universitaire laboratoria, en foto's die historisch worden genomen, worden vaak gezien in schoolboeken.