Co to jest komora bąbelkowa?

Komora bąbelkowa to urządzenie używane w fizyce do wykrywania naładowanych cząstek.Został wynaleziony przez Donalda Glasera w 1952 roku, a następnie otrzymał nagrodę Nobla za wynalazek.Chociaż niegdyś powszechny sposób wykrywania cząstek, komora bąbelkowa obecnie nie jest często używana, w dużej mierze z powodu pewnych wad, które stają się widoczne w przypadku bardzo wysokoenergetycznych cząstek.

Zasada za komorę bąbelkową, i rzeczywiście większość cząstekDetektory jest dość proste.Można to uznać za analogiczne do obserwowania nieba szlaków pozostawionych przez samoloty.Nawet jeśli odrzutowca tak szybko nie zauważysz, że nie zauważysz, zobaczysz jego szlak na jakiś czas, pozwalając na zrekonstruowanie ścieżki.Komora bąbelkowa działa wzdłuż podobnej zasady, z cząstkami pozostawiającymi ślad bąbelków, które można sfotografować.

Sama komora jest wypełniona jakimś przezroczystą i niestabilną cieczą, często przegrzanym wodorem.Ciecz jest przepyszna przez utrzymanie jej pod ciśnieniem i uwalniając ją lekko w momencie wprowadzania cząstek.Gdy naładowane cząstki przechodzą przez komorę, powodują, że płyn się gotuje podczas przechodzenia, tworząc szlak bąbelków.Same cząsteczki zajmują tylko kilka nanosekund, aby przejść przez komorę, ale bąbelki trwają miliony razy dłużej, ogólnie zajmując około 10 ms.W tym czasie zdjęcia można pobrać z różnych stron, tworząc trójwymiarową reprezentację ścieżki cząstek.

Bąbelki są następnie eliminowane przez ciśnienie komory, a procedurę powtarza się za pomocą następnej partii cząstek.Każdy zestaw fotografii jest wykonany w tym, co moglibyśmy rozważyć w krótkim czasie, wymagając tylko kilku sekund każdy, ale w rzeczywistości jest to dość długie według standardów naukowych.Współczesne detektory są w stanie wykonać całą procedurę w milisekundach, umożliwiając udokumentowanie setek lub tysięcy serii cząstek w ciągu kilku sekund.Nowoczesne detektory przechwytują również obrazy cyfrowo, co ułatwia ich analizowanie i przechowywanie.

W rezultacie komora bąbelkowa jest rzadko stosowana w nowoczesnym wykryciu cząstek.Innym problemem jest to, że ponieważ komory bąbelkowe są dość małe, nie są również w stanie odpowiednio dokumentować zderzenia cząstek o wysokiej energii, co dodatkowo zmniejszając ich przydatność we współczesnych eksperymentach.Wreszcie, punkt, w którym ciecz staje się przegrzana, musi się pokryć dokładnie, gdy natychmiastowe cząsteczki uderzają się nawzajem, co może być prawie niemożliwe do koordynacji z cząsteczkami, które mają wyjątkowo krótkie życie.

Pomimo ich względnego starzeniaKomory bąbelkowe są nadal bardzo przydatne do celów dydaktycznych.Ponieważ są to zdjęcia szlaków fizycznych, są one ogólnie znacznie łatwiejsze do zrozumienia niż bardziej złożone opisy interakcji lub inne abstrakcyjne dane.Uczniowie mogą spojrzeć na obraz uchwycony szlakiem bąbelkowym i dokładnie zobaczyć interakcje różnych cząstek i sposób rozkładania cząstek podczas ich pobytu w komorze.Z tych powodów, choć nie jest powszechnie stosowane w najnowocześniejszych badaniach, komory bąbelkowe nadal widzi niektóre laboratoria uniwersyteckie, a zdjęcia wykonane historycznie są często widoczne w podręcznikach.