バブルチャンバーとは何ですか？

バブルチャンバーは、物理学で荷電粒子を検出するために使用されるデバイスです。 1952年にドナルドグレイザーによって発明され、その後、その発明に対してノーベル賞を受賞しました。粒子を検出する一般的な方法は、現在、非常に高エネルギー粒子を扱うときに明らかになるいくつかの欠点があるため、現在頻繁に使用されていません。飛行機に残されたトレイルの空を見ていることに似ていると考えることができます。ジェットが非常に速く縞模様になったとしても、それが通過することに気付かない場合、しばらくの間そのトレイルが表示され、それが取ったパスを再構築することができます。バブルチャンバーは同様の原理に沿って機能し、粒子は撮影できる泡の跡を残します。

チャンバー自体は、ある種の透明で不安定な液体、しばしば過熱した水素で満たされています。液体は超作られています圧力下に保ち、粒子が導入される瞬間にわずかに放出することで加熱されます。帯電した粒子がチャンバーを通り抜けると、通過するときに液体を沸騰させ、泡の跡を作成します。粒子自体は、チャンバーを通過するのに数ナノ秒しかかかりませんが、泡は拡張するのに何百万倍長くかかり、一般的に約10msを取得します。その間、写真はさまざまな角度から撮影でき、粒子経路の3次元表現を作成できます。

次に、泡はチャンバーの加圧によって排除され、手順は次の粒子のバッチで繰り返されます。写真の各セットは、それぞれ数秒しか必要としない短期間と考えるかもしれないもので撮影されていますが、これは実際には科学的基準ではかなり長いです。最新の検出器は、すべての手順をミリ秒で行うことができます。数百または数千の粒子が数秒で記録されるため。また、最新の検出器は画像をデジタルでキャプチャして、分析と保存を容易にします。

結果として、バブルチャンバーは、現代の粒子検出ではめったに使用されません。もう1つの問題は、バブルチャンバーがかなり小さいため、高エネルギー粒子の衝突を適切に文書化することもできず、最新の実験での有用性をさらに低下させることです。最後に、液体が過熱する点は、インスタント粒子が互いに衝突したときと正確に一致しなければなりません。

彼らの相対的な陳腐化にもかかわらず、バブルチャンバーの画像は依然として教育目的で非常に役立ちます。それらは物理的なトレイルの写真であるため、一般的に人々にとっては、相互作用のより複雑な説明や他の抽象的なDAよりもはるかに簡単ですta。生徒は、バブルトレイルのキャプチャされた画像を見て、さまざまな粒子の相互作用と、チャンバー内での粒子がどのように崩壊するかを正確に確認できます。これらの理由により、最先端の研究では広く使用されていませんが、バブルチャンバーは大学の研究所を使用し続けており、歴史的に撮影した写真は教科書でよく見られます。