Vad är en bubbelkammare?

En bubbelkammare är en anordning som används i fysik för att upptäcka laddade partiklar.Det uppfanns av Donald Glaser 1952, och han tilldelades därefter Nobelpriset för dess uppfinning.Även om det för närvarande inte ofta används när det rådande sättet att upptäcka partiklar, till stor del ofta, till stor del på grund av vissa nackdelar som blir uppenbara när man hanterar extremt högenergipartiklar.

Principen bakom bubbelkammaren, och faktiskt de flesta partiklarDetektorer, är ganska enkelt.Det kan betraktas som analogt att titta på himlen för spår som lämnats efter flygplan.Även om en jet strimmar så snabbt att du inte märker att den passerar, kommer du att se dess spår under en tid, så att du kan rekonstruera den väg den tog.En bubbelkammare fungerar längs en liknande princip, med partiklar som lämnar ett spår av bubblor som kan fotograferas.

Kammaren i sig är fylld med någon form av transparent och instabil vätska, ofta överhettat väte.Vätskan görs överhettad genom att hålla den under tryck och släppa den något just nu partiklarna introduceras.När laddade partiklar tar sig igenom kammaren, får de vätskan att koka när de passerar och skapar ett spår av bubblor.Partiklarna själva tar bara några nanosekunder att passera genom kammaren, men bubblorna tar miljoner gånger längre tid att expandera, i allmänhet tar cirka 10 ms.Under den tiden kan fotografier tas från olika vinklar, vilket skapar en tredimensionell representation av partikelvägen.

Bubblorna elimineras sedan genom att trycka kammaren, och proceduren upprepas med nästa parti partiklar.Varje uppsättning fotografier tas i det vi kan betrakta en kort tid, vilket bara kräver några sekunder vardera, men detta är faktiskt ganska långt av vetenskapliga standarder.Moderna detektorer kan göra hela proceduren i millisekunder, vilket möjliggör hundratals eller tusentals skurar av partiklar att dokumenteras på några sekunder.Moderna detektorer fångar också bilder digitalt, vilket gör dem enklare att analysera och lagra.

Som ett resultat används bubbelkammaren sällan i modern partikeldetektering.Ett annat problem är att eftersom bubblekamrar är ganska små, är de också oförmögna att dokumentera kollisioner av högenergipartiklar, vilket ytterligare minskar deras användbarhet i moderna experiment.Slutligen måste den punkt där vätskan blir överhettad sammanfalla exakt med när de omedelbara partiklarna träffar varandra, vilket kan vara nästan omöjligt att samordna med partiklar som har extremt korta livslängd.Bubblekamrar är fortfarande ganska användbara för undervisningsändamål.Eftersom de är fotografier av fysiska spår är de i allmänhet mycket lättare för människor att förstå än mer komplexa beskrivningar av interaktioner eller annan abstrakt data.Studenter kan titta på en bild som fångas av en bubbelspår och se exakt interaktioner mellan olika partiklar och hur partiklarna förfaller under sin tid i kammaren.Av dessa skäl, även om de inte används allmänt i banbrytande forskning, fortsätter bubbelkamrar att se vissa användning av universitetslaboratorier, och fotografier som tagits historiskt ses ofta i läroböcker.