Hva er et boblekammer?

Et boblekammer er en enhet som brukes i fysikk for å oppdage ladede partikler. Det ble oppfunnet av Donald Glaser i 1952, og han ble deretter tildelt Nobelprisen for oppfinnelsen. Selv om den utbredte måten å oppdage partikler når det gjelder å oppdage partikler, brukes foreløpig ikke ofte, i stor grad på grunn av noen ulemper som blir tydelige når du arbeider med ekstremt høye energipartikler.

Prinsippet bak boblekammeret, og faktisk de fleste partikkeldetektorer, er ganske enkelt. Det kan tenkes å være analog med å se på himmelen etter stier som er etterlatt av fly. Selv om en jet strekker seg så raskt du ikke legger merke til at den passerer, vil du se løypa i noen tid, slik at du kan rekonstruere banen den tok. Et boblekammer fungerer langs et lignende prinsipp, med partikler som etterlater et spor av bobler som kan fotograferes.

Kammeret i seg selv er fylt med en slags gjennomsiktig og ustabil væske, ofte overopphetet hydrogen. Væsken er gjort superoppvarmet ved å holde den under press, og slippe den litt for øyeblikket partiklene blir introdusert. Når ladede partikler tar seg gjennom kammeret, får de væsken til å koke når de passerer, og skaper et spor med bobler. Partiklene i seg selv tar bare noen få nanosekunder å passere gjennom kammeret, men boblene tar millioner av ganger lenger tid å utvide, og tar vanligvis rundt 10ms. I den tiden kan fotografier tas fra forskjellige vinkler, og skape en tredimensjonal representasjon av partikkelstien.

Boblene blir deretter eliminert ved å trykke på kammeret, og prosedyren gjentas med neste parti partikler. Hvert sett med fotografier tas i det vi kan vurdere en kort periode, og krever bare noen få sekunder hver, men dette er faktisk ganske lenge etter vitenskapelige standarder. Moderne detektorer er i stand til å gjøre hele prosedyren i millisekunder, allepå grunn av hundrevis eller tusenvis av utbrudd av partikler som skal dokumenteres på noen få sekunder. Moderne detektorer fanger også bilder digitalt, noe som gjør dem lettere å analysere og lagre.

Som et resultat brukes sjelden boblekammeret i moderne partikkeldeteksjon. Et annet problem er at fordi boblekamre er ganske små, er de også i stand til å dokumentere kollisjoner av høyenergipartikler med høy energi, noe som ytterligere reduserer deres nytte i moderne eksperimenter. Til slutt må punktet der væsken blir overopphetet sammenfalle nøyaktig med når de øyeblikkelige partiklene treffer hverandre, noe som kan være nesten umulig å koordinere med partikler som har ekstremt kort levetid.

Til tross for deres relative foreldelse, er bildene fra boblekamre fremdeles ganske nyttige for undervisningsformål. Fordi de er fotografier av fysiske stier, er de generelt mye lettere for folk å forstå enn mer komplekse beskrivelser av interaksjoner, eller andre abstrakte DAta. Studentene kan se på et bilde tatt av en boblespor og se nettopp interaksjonene mellom forskjellige partikler, og hvordan partiklene forfaller i løpet av sin tid i kammeret. Av disse grunner, selv om de ikke er mye brukt i nyskapende forskning, fortsetter boble kamre å se noen bruker universitetslaboratorier, og fotografier tatt historisk sett blir ofte sett i lærebøker.