Camera cu bule

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 18 ianuarie 2022; verificările necesită 4 modificări .

O cameră cu bule  este un dispozitiv sau dispozitiv pentru înregistrarea urmelor (sau urmelor ) de particule ionizante încărcate rapid, a căror funcționare se bazează pe fierberea unui lichid supraîncălzit de -a lungul traiectoriei particulelor.

Istorie

Camera cu bule a fost inventată de Donald Glaser (SUA) în 1952. Pentru invenția sa, Glaser a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1960 . Luis Alvarez a îmbunătățit camera cu bule a lui Glaser folosind hidrogen ca lichid supraîncălzit . În plus, Alvarez a fost primul care a folosit un program de calculator pentru a analiza sutele de mii de fotografii obținute în timpul studiilor folosind o cameră cu bule, ceea ce a făcut posibilă analiza datelor la o viteză foarte mare.

Camera cu bule a făcut posibilă înregistrarea comportamentului multor particule ionizante neobservabile anterior și obținerea de mii de ori mai multe informații despre ele. Înainte de aceasta, camerele cu nori au fost folosite timp de aproximativ 40 de ani , unde apar urme din cauza condensării picăturilor de lichid în vapori suprarăciți.

Cum funcționează

Camera este umplută cu lichid, care este într-o stare aproape de fierbere. Cu o scădere bruscă a presiunii, lichidul devine supraîncălzit. Dacă o particulă ionizantă intră în cameră în această stare, atunci traiectoria ei va fi marcată de un lanț de bule de vapori și poate fi fotografiată. [unu]

Fluid de lucru

Ca fluid de lucru , hidrogenul lichid și deuteriul sunt cel mai adesea utilizate ( camere cu bule criogenice ), precum și propan , diverși freoni , xenon , un amestec de xenon cu propan ( camere cu bule de lichid grele ).

Crearea lichidului supraîncălzit

Supraîncălzirea lichidului se realizează prin scăderea rapidă a presiunii până la o valoare la care punctul de fierbere al lichidului este sub temperatura curentă.

Presiunea este redusă în ~ 5–15 ms prin mișcarea pistonului (în camerele lichid-hidrogen) sau prin eliberarea presiunii externe dintr-un volum delimitat de o membrană flexibilă (în camerele cu lichid greu).

Procesul de măsurare

Particulele sunt admise în cameră în momentul sensibilității sale maxime. După ceva timp, necesar ca bulele să atingă dimensiuni suficient de mari, se iluminează camera și se fotografiază piesele (fotografie stereo cu 2-4 lentile). După fotografiere, presiunea crește la valoarea anterioară, bulele dispar, iar camera este din nou gata de acțiune. Întregul ciclu de funcționare este mai mic de 1 s, timpul de sensibilitate este de ~ 10-40 ms .

Camerele cu bule (cu excepția celor cu xenon) sunt plasate în câmpuri magnetice puternice . Acest lucru face posibilă determinarea momentului particulelor încărcate prin măsurarea razelor de curbură ale traiectoriilor lor.

Aplicație

Camerele cu bule, de regulă, sunt utilizate pentru a înregistra actele de interacțiune a particulelor de înaltă energie cu nucleele fluidului de lucru sau actele de descompunere a particulelor. În primul caz, fluidul de lucru joacă și rolul de mediu de înregistrare.

Caracteristici, avantaje și dezavantaje

Eficiența înregistrării de către o cameră cu bule a diferitelor procese de interacțiune sau dezintegrare este determinată în principal de dimensiunea acesteia. Volumul cel mai tipic este de sute de litri, dar există camere mult mai mari, de exemplu, camera de hidrogen Mirabel de la acceleratorul Institutului de Fizică a Energiei Înalte al Academiei Ruse de Științe are un volum de 10 m³ ; camera de hidrogen la acceleratorul National Accelerator Laboratory al SUA - volum 25 m³ .

Principalul avantaj al unei camere cu bule  este sensibilitatea sa spațială izotropă la înregistrarea particulelor și precizia ridicată a măsurării momentului acestora.

Dezavantajul unei camere cu bule  este controlabilitatea slabă necesară pentru selectarea actelor necesare de interacțiune a particulelor sau dezintegrarea acestora și calea mai scurtă a particulelor în comparație cu o cameră cu nori.

Vezi și

Note

  1. ↑ Perkins D. Introducere în fizica energiilor înalte. - M., Mir , 1975. - p. 63-70

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice