Buồng bong bóng là gì?

Một buồng bong bóng là một thiết bị được sử dụng trong vật lý để phát hiện các hạt tích điện.Nó được phát minh bởi Donald Glaser vào năm 1952, và sau đó ông đã được trao giải thưởng Nobel cho phát minh của nó.Mặc dù một khi cách phát hiện các hạt phổ biến, nhưng buồng bong bóng hiện không thường xuyên được sử dụng, phần lớn là do một số nhược điểm trở nên rõ ràng khi xử lý các hạt cực kỳ năng lượng cao. Nguyên tắc đằng sau buồng bong bóng, và thực sự là hầu hết các hạtMáy dò, khá đơn giản.Nó có thể được coi là tương tự để ngắm bầu trời cho những con đường mòn bị bỏ lại bởi máy bay.Ngay cả khi một máy bay phản lực rất nhanh, bạn không nhận thấy nó vượt qua, bạn sẽ thấy đường mòn của nó một thời gian, cho phép bạn xây dựng lại con đường mà nó đã đi.Một buồng bong bóng hoạt động dọc theo một nguyên tắc tương tự, với các hạt để lại một vệt bong bóng có thể được chụp ảnh. Bản thân buồng chứa đầy một số loại chất lỏng trong suốt và không ổn định, thường là hydro quá nhiệt.Chất lỏng được làm quá nhiệt bằng cách giữ cho nó chịu áp lực và giải phóng nó một chút tại thời điểm các hạt được giới thiệu.Khi các hạt tích điện đi qua buồng, chúng khiến chất lỏng sôi khi chúng đi qua, tạo ra một vệt bong bóng.Các hạt chỉ mất một vài nano giây để đi qua buồng, nhưng các bong bóng mất hàng triệu lần để mở rộng, thường mất khoảng 10ms.Trong thời gian đó, các bức ảnh có thể được chụp từ nhiều góc độ khác nhau, tạo ra một biểu diễn ba chiều của đường dẫn hạt.

Các bong bóng sau đó được loại bỏ bằng cách áp lực buồng và quy trình được lặp lại với lô hạt tiếp theo.Mỗi bộ ảnh được chụp trong những gì chúng ta có thể xem xét một khoảng thời gian ngắn, chỉ cần một vài giây, nhưng điều này thực sự khá dài theo các tiêu chuẩn khoa học.Các máy dò hiện đại có thể thực hiện toàn bộ quy trình tính bằng mili giây, cho phép hàng trăm hoặc hàng ngàn hạt được ghi lại trong vài giây.Các máy dò hiện đại cũng chụp hình ảnh kỹ thuật số, giúp chúng dễ dàng phân tích và lưu trữ hơn. Kết quả là, buồng bong bóng hiếm khi được sử dụng trong phát hiện hạt hiện đại.Một vấn đề khác là bởi vì các buồng bong bóng khá nhỏ, chúng cũng không có khả năng ghi lại các va chạm đúng cách của các hạt năng lượng cao, làm giảm thêm tính hữu dụng của chúng trong các thí nghiệm hiện đại.Cuối cùng, điểm mà chất lỏng trở nên quá nhiệt phải trùng khớp chính xác với khi các hạt tức thì tấn công lẫn nhau, điều này gần như không thể phối hợp với các hạt có tuổi thọ cực kỳ ngắn. Mặc dù có sự lỗi thời tương đối của chúng, hình ảnh từbuồng bong bóng vẫn còn khá hữu ích cho mục đích giảng dạy.Bởi vì chúng là những bức ảnh về những con đường mòn vật lý, chúng thường dễ hiểu hơn nhiều so với các mô tả phức tạp hơn về các tương tác hoặc dữ liệu trừu tượng khác.Học sinh có thể nhìn vào một hình ảnh được chụp từ một con đường bong bóng và nhìn thấy chính xác các tương tác của các hạt khác nhau và cách các hạt phân rã trong thời gian của họ trong buồng.Vì những lý do này, mặc dù không được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu tiên tiến, các buồng bong bóng vẫn tiếp tục thấy một số phòng thí nghiệm đại học sử dụng và các bức ảnh được chụp trong lịch sử thường được nhìn thấy trong sách giáo khoa.