Bublinová komora

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 18. ledna 2022; kontroly vyžadují 4 úpravy .

Bublinová komora  je zařízení nebo zařízení pro záznam stop (nebo stop ) rychle nabitých ionizujících částic, jehož činnost je založena na varu přehřáté kapaliny po dráze částic.

Historie

Bublinovou komoru vynalezl Donald Glaser (USA) v roce 1952. Za svůj vynález získal Glaser v roce 1960 Nobelovu cenu za fyziku . Luis Alvarez vylepšil Glaserovu bublinovou komoru použitím vodíku jako přehřáté kapaliny . Kromě toho Alvarez jako první použil počítačový program k analýze statisíců fotografií získaných během studií pomocí bublinové komory, což umožnilo analyzovat data velmi vysokou rychlostí.

Bublinková komora umožnila zaznamenat chování mnoha dříve nepozorovatelných ionizujících částic a získat o nich tisíckrát více informací. Předtím se asi 40 let používaly oblačné komory , kde se objevují stopy v důsledku kondenzace kapiček kapaliny v podchlazené páře.

Jak to funguje

Komora je naplněna kapalinou, která je ve stavu blízkém varu. Při prudkém poklesu tlaku se kapalina přehřívá. Pokud v tomto stavu vstoupí do komory ionizující částice, pak bude její dráha označena řetězcem bublinek páry a lze ji vyfotografovat. [jeden]

Pracovní kapalina

Jako pracovní tekutina se nejčastěji používá kapalný vodík a deuterium ( kryogenní bublinkové komory ), dále propan , různé freony , xenon , směs xenonu s propanem ( bublinkové komory pro těžkou tekutinu ).

Vznik přehřáté kapaliny

Přehřátí kapaliny se dosáhne rychlým snížením tlaku na hodnotu, při které je bod varu kapaliny pod její aktuální teplotou.

Tlak se sníží za ~ 5–15 ms pohybem pístu (v komorách kapalina-vodík) nebo uvolněním vnějšího tlaku z objemu ohraničeného pružnou membránou (v komorách na těžké kapaliny).

Proces měření

Částice jsou do komory vpuštěny v okamžiku její maximální citlivosti. Po nějaké době, nutné k tomu, aby bubliny dosáhly dostatečně velkých rozměrů, se fotoaparát osvětlí a vyfotografují se stopy ( stereo fotografie se 2-4 objektivy). Po fotografování tlak stoupne na předchozí hodnotu, bubliny zmizí a fotoaparát je opět připraven k akci. Celý operační cyklus je kratší než 1 s, doba citlivosti je ~ 10-40 ms .

Bublinové komory (kromě xenonových) jsou umístěny v silných magnetických polích . To umožňuje určit hybnost nabitých částic měřením poloměrů křivosti jejich trajektorií.

Aplikace

Bublinové komory se zpravidla používají k registraci aktů interakce vysokoenergetických částic s jádry pracovní tekutiny nebo aktů rozpadu částic. V prvním případě hraje roli záznamového média i pracovní tekutina.

Vlastnosti, výhody a nevýhody

Účinnost registrace bublinové komory různých procesů interakce nebo rozpadu je dána především její velikostí. Nejtypičtější objem je stovky litrů, ale existují i ​​mnohem větší komory, např. vodíková komora Mirabel na urychlovači Ústavu fyziky vysokých energií Ruské akademie věd má objem 10 m³ ; vodíková komora u urychlovače americké Národní laboratoře urychlovačů - objem 25 m³ .

Hlavní výhodou bublinkové komory  je její izotropní prostorová citlivost na registraci částic a vysoká přesnost měření jejich hybnosti.

Nevýhodou bublinkové komory  je slabá ovladatelnost nutná pro volbu nezbytných aktů interakce částic nebo jejich rozpadu a kratší dráha částic ve srovnání s oblační komorou.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Perkins D. Úvod do fyziky vysokých energií. - M., Mir , 1975. - str. 63-70

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích