Vad är en bubbelkammare?
En bubbelkammare är en anordning som används i fysik för att detektera laddade partiklar. Det uppfanns av Donald Glaser 1952, och han tilldelades därefter Nobelpriset för dess uppfinning. Även om en gång det rådande sättet att detektera partiklar används bubbelskammaren för närvarande inte ofta, till stor del på grund av vissa nackdelar som blir uppenbara när man hanterar extremt högenergipartiklar.
Principen bakom bubbelkammaren, och faktiskt de flesta partikeldetektorer, är ganska enkel. Det kan betraktas som analogt med att titta på himlen för stigar som finns kvar av flygplan. Även om en jet strimmar förbi så snabbt att du inte märker att den passerar, kommer du att se dess spår under en tid, så att du kan rekonstruera den väg den tog. En bubbelkammare fungerar enligt en liknande princip, med partiklar som lämnar ett spår av bubblor som kan fotograferas.
Kammaren själv är fylld med någon form av transparent och instabil vätska, ofta överhettad väte. Vätskan görs överhettad genom att hålla den under tryck och släppa den något för närvarande partiklarna införs. När laddade partiklar tar sig igenom kammaren får de vätskan att koka när de passerar, vilket skapar ett spår av bubblor. Partiklarna själva tar bara några nanosekunder att passera genom kammaren, men bubblorna tar miljoner gånger längre tid att utvidga, vanligtvis tar det cirka 10 ms. Under den tiden kan fotografier tas från olika vinklar, vilket skapar en tredimensionell representation av partikelvägen.
Bubblorna elimineras sedan genom att kammaren trycksätts under tryck, och proceduren upprepas med nästa partikelparti. Varje uppsättning fotografier tas i det vi kan tänka på en kort tid och kräver bara några sekunder vardera, men det är faktiskt ganska långt enligt vetenskapliga standarder. Moderna detektorer kan utföra hela proceduren på millisekunder, vilket gör att hundratals eller tusentals skurar av partiklar kan dokumenteras på några sekunder. Moderna detektorer tar också bilder digitalt, vilket gör dem enklare att analysera och lagra.
Som ett resultat används bubbelkammaren sällan vid modern partikeldetektion. Ett annat problem är att eftersom bubbelkammare är ganska små, kan de inte heller dokumentera kollisioner av högenergipartiklar, vilket ytterligare reducerar deras användbarhet i moderna experiment. Slutligen måste den punkt där vätskan blir överhettad sammanfalla exakt med när ögonblickens partiklar träffar varandra, vilket kan vara nästan omöjligt att koordinera med partiklar som har extremt korta livslängder.
Trots sin relativa föråldring är bilderna från bubbelkammare fortfarande ganska användbara för undervisningsändamål. Eftersom det är fotografier av fysiska spår är de i allmänhet mycket lättare för människor att förstå än mer komplexa beskrivningar av interaktioner eller annan abstraherad information. Studenter kan titta på en bild fångad av ett bubbelspår och se exakt samverkan mellan olika partiklar och hur partiklarna förfaller under sin tid i kammaren. Av dessa skäl, även om de inte används allmänt i banbrytande forskning, fortsätter bubbelkammare att se vissa använda universitetslaboratorier, och fotografier som tagits historiskt ses ofta i läroböcker.