¿Qué es una cámara de burbujas?
Una cámara de burbujas es un dispositivo utilizado en física para detectar partículas cargadas. Fue inventado por Donald Glaser en 1952, y posteriormente fue galardonado con el Premio Nobel por su invención. Aunque alguna vez fue la forma predominante de detectar partículas, la cámara de burbujas actualmente no se usa con frecuencia, en gran parte debido a algunos inconvenientes que se hacen evidentes cuando se trata de partículas de energía extremadamente alta.
El principio detrás de la cámara de burbujas, y de hecho la mayoría de los detectores de partículas, es bastante simple. Puede considerarse como análogo a mirar el cielo en busca de senderos que dejan los aviones. Incluso si un jet pasa tan rápido que no lo notas pasar, verás su rastro durante un tiempo, lo que te permitirá reconstruir el camino que tomó. Una cámara de burbujas funciona de acuerdo con un principio similar, con partículas que dejan un rastro de burbujas que se pueden fotografiar.
La cámara en sí está llena de algún tipo de líquido transparente e inestable, a menudo hidrógeno sobrecalentado. El líquido se sobrecalienta manteniéndolo bajo presión y liberándolo ligeramente en el momento en que se introducen las partículas. A medida que las partículas cargadas atraviesan la cámara, hacen que el líquido hierva a medida que pasan, creando un rastro de burbujas. Las partículas mismas solo tardan unos pocos nanosegundos en pasar a través de la cámara, pero las burbujas tardan millones de veces más en expandirse, por lo general demoran alrededor de 10 ms. En ese tiempo, se pueden tomar fotografías desde varios ángulos, creando una representación tridimensional del camino de las partículas.
Las burbujas se eliminan presionando la cámara y el procedimiento se repite con el siguiente lote de partículas. Cada conjunto de fotografías se toma en lo que podríamos considerar un breve período de tiempo, que requiere solo unos segundos cada una, pero en realidad es bastante largo según los estándares científicos. Los detectores modernos pueden realizar todo el procedimiento en milisegundos, lo que permite documentar cientos o miles de explosiones de partículas en unos pocos segundos. Los detectores modernos también capturan imágenes digitalmente, lo que facilita su análisis y almacenamiento.
Como resultado, la cámara de burbujas rara vez se usa en la detección moderna de partículas. Otro problema es que debido a que las cámaras de burbujas son bastante pequeñas, también son incapaces de documentar adecuadamente las colisiones de partículas de alta energía, lo que reduce aún más su utilidad en los experimentos modernos. Finalmente, el punto en el que el líquido se sobrecalienta debe coincidir exactamente con el momento en que las partículas instantáneas se golpean entre sí, lo que puede ser casi imposible de coordinar con partículas que tienen una vida útil extremadamente corta.
A pesar de su relativa obsolescencia, las imágenes de las cámaras de burbujas siguen siendo bastante útiles para la enseñanza. Debido a que son fotografías de senderos físicos, en general son mucho más fáciles de entender para las personas que las descripciones más complejas de interacciones u otros datos abstractos. Los estudiantes pueden mirar una imagen capturada de un rastro de burbujas y ver con precisión las interacciones de varias partículas, y cómo las partículas se descomponen durante su tiempo en la cámara. Por estas razones, aunque no se usa ampliamente en la investigación de vanguardia, las cámaras de burbujas continúan viendo cierto uso en los laboratorios universitarios, y las fotografías tomadas históricamente a menudo se ven en los libros de texto.