Bubbelkammare

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 18 januari 2022; kontroller kräver 4 redigeringar .

En bubbelkammare  är en anordning eller anordning för att registrera spår (eller spår ) av snabbladdade joniserande partiklar, vars funktion är baserad på kokning av en överhettad vätska längs partikelbanan.

Historik

Bubbelkammaren uppfanns av Donald Glaser (USA) 1952. För sin uppfinning fick Glaser Nobelpriset i fysik 1960 . Luis Alvarez förbättrade Glasers bubbelkammare genom att använda väte som överhettad vätska . Dessutom var Alvarez först med att använda ett datorprogram för att analysera de hundratusentals fotografier som tagits under studier med hjälp av en bubbelkammare, vilket gjorde det möjligt att analysera data i mycket hög hastighet.

Bubbelkammaren gjorde det möjligt att registrera beteendet hos många tidigare ej observerbara joniserande partiklar och få tusentals gånger mer information om dem. Dessförinnan användes molnkammare i cirka 40 år , där spår uppstår på grund av kondensation av vätskedroppar i underkyld ånga.

Hur det fungerar

Kammaren är fylld med vätska, som är i ett tillstånd nära att koka. Med en kraftig minskning av trycket blir vätskan överhettad. Om en joniserande partikel kommer in i kammaren i detta tillstånd, kommer dess bana att markeras av en kedja av ångbubblor och kan fotograferas. [ett]

Arbetsvätska

Som arbetsvätska används oftast flytande väte och deuterium ( kryogena bubbelkammare ), samt propan , olika freoner , xenon , en blandning av xenon med propan ( bubbelkammare för tunga vätskor ).

Skapande av överhettad vätska

Överhettning av vätskan uppnås genom att snabbt sänka trycket till ett värde där vätskans kokpunkt är under dess nuvarande temperatur.

Trycket reduceras på ~ 5–15 ms genom att flytta kolven (i vätskevätskekammare) eller genom att släppa externt tryck från en volym som begränsas av ett flexibelt membran (i tungvätskekammare).

Mätprocess

Partiklar släpps in i kammaren vid ögonblicket av dess maximala känslighet. Efter en tid, vilket är nödvändigt för att bubblorna ska nå tillräckligt stora storlekar, belyses kameran och spåren fotograferas ( stereofotografering med 2-4 linser). Efter fotografering stiger trycket till sitt tidigare värde, bubblorna försvinner och kameran är återigen redo för action. Hela operationscykeln är mindre än 1 s, känslighetstiden är ~ 10-40 ms .

Bubbelkammare (förutom xenon) är placerade i starka magnetfält . Detta gör det möjligt att bestämma momentan för laddade partiklar genom att mäta krökningsradien för deras banor.

Applikation

Bubbelkammare används som regel för att registrera växelverkan mellan högenergipartiklar med kärnorna i arbetsvätskan eller handlingar av partikelsönderfall. I det första fallet spelar arbetsvätskan också rollen som inspelningsmediet.

Egenskaper, fördelar och nackdelar

Effektiviteten av registrering av en bubbelkammare av olika processer av interaktion eller sönderfall bestäms huvudsakligen av dess storlek. Den mest typiska volymen är hundratals liter, men mycket större kammare finns, till exempel har Mirabel-vätekammaren vid acceleratorn vid Institutet för högenergifysik vid den ryska vetenskapsakademin en volym på 10 m³ ; vätskekammare vid acceleratorn i US National Accelerator Laboratory - volym 25 m³ .

Den största fördelen med en bubbelkammare  är dess isotropiska rumsliga känslighet för registrering av partiklar och den höga noggrannheten att mäta deras momenta.

Nackdelen med en bubbelkammare  är den svaga kontrollerbarheten som är nödvändig för att välja de nödvändiga handlingar av partikelinteraktion eller deras sönderfall, och den kortare partikelvägen jämfört med en molnkammare.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Perkins D. Introduktion till högenergifysik. - M., Mir , 1975. - sid. 63-70

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger