Kuplakammio

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 18. tammikuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 4 muokkausta .

Kuplakammio  on laite tai laite nopeasti varautuneiden ionisoivien hiukkasten jälkien (tai jälkien ) tallentamiseen, jonka toiminta perustuu tulistetun nesteen kiehumiseen hiukkasradalla.

Historia

Kuplakammion keksi Donald Glaser (USA) vuonna 1952. Glaser sai keksinnöstään Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1960 . Luis Alvarez paransi Glaserin kuplakammiota käyttämällä vetyä tulistettuna nesteenä . Lisäksi Alvarez käytti ensimmäisenä tietokoneohjelmaa analysoimaan satoja tuhansia tutkimuksissa saatuja valokuvia kuplakammiolla, mikä mahdollisti tietojen analysoinnin erittäin suurella nopeudella.

Kuplakammio mahdollisti monien aiemmin havaitsemattomien ionisoivien hiukkasten käyttäytymisen tallentamisen ja niistä saamisen tuhansia kertoja enemmän. Ennen tätä pilvikammioita käytettiin noin 40 vuotta , joissa jälkiä ilmaantuu nestepisaroiden kondensoitumisesta alijäähtyneeseen höyryyn.

Kuinka se toimii

Kammio on täytetty nesteellä, joka on lähellä kiehuvaa. Kun paine laskee jyrkästi , neste ylikuumenee. Jos ionisoiva hiukkanen tulee kammioon tässä tilassa, sen liikerata merkitään höyrykuplien ketjulla ja voidaan valokuvata. [yksi]

Työneste

Työnesteenä käytetään useimmiten nestemäistä vetyä ja deuteriumia ( kryogeeniset kuplakammiot ), samoin kuin propaania , erilaisia ​​freoneja , ksenonia , ksenonin ja propaanin seosta ( raskasnestekuplakammiot ).

Tulistetun nesteen luominen

Nesteen ylikuumeneminen saavutetaan laskemalla paine nopeasti arvoon, jossa nesteen kiehumispiste on sen nykyisen lämpötilan alapuolella.

Painetta alennetaan ~ 5-15 ms :ssa liikuttamalla mäntää (neste-vetykammioissa) tai vapauttamalla ulkoinen paine joustavan kalvon rajoittamasta tilavuudesta (raskasnestekammioissa).

Mittausprosessi

Hiukkaset päästään kammioon sen maksimiherkkyyden hetkellä. Jonkin ajan kuluttua, jotta kuplat saavuttavat riittävän suuria kokoja, kamera valaisee ja jäljet ​​valokuvataan ( stereokuvaus 2-4 objektiivilla). Kuvaamisen jälkeen paine nousee aiempaan arvoonsa, kuplat häviävät ja kamera on jälleen toimintavalmis. Koko toimintajakso on alle 1 s, herkkyysaika on ~ 10-40 ms .

Kuplakammiot (paitsi ksenonkammiot) sijoitetaan voimakkaisiin magneettikenttiin . Tämä mahdollistaa varautuneiden hiukkasten momentin määrittämisen mittaamalla niiden liikeradan kaarevuussäteet .

Sovellus

Kuplakammioita käytetään pääsääntöisesti rekisteröimään korkeaenergisten hiukkasten vuorovaikutusta työnesteen ytimien kanssa tai hiukkasten hajoamistapahtumat. Ensimmäisessä tapauksessa työneste toimii myös tallennusvälineenä.

Ominaisuudet, edut ja haitat

Erilaisten vuorovaikutus- tai hajoamisprosessien kuplakammion rekisteröinnin tehokkuus määräytyy pääasiassa sen koon mukaan. Tyypillisin tilavuus on satoja litroja, mutta on olemassa paljon suurempia kammioita, esimerkiksi Venäjän tiedeakatemian korkean energian fysiikan instituutin kiihdytin Mirabel-vetikammion tilavuus on 10 m³ ; vetykammio US National Accelerator Laboratoryn kiihdyttimessä - tilavuus 25 m³ .

Kuplakammion tärkein etu  on sen isotrooppinen spatiaalinen herkkyys hiukkasten rekisteröinnille ja niiden momentin mittaamisen suuri tarkkuus.

Kuplakammion haittapuolena on  tarvittavien hiukkasten vuorovaikutuksen tai niiden hajoamisen valinnassa tarvittava heikko ohjattavuus ja lyhyempi hiukkaspolku pilvikammioon verrattuna.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Perkins D. Johdatus korkean energian fysiikkaan. - M., Mir , 1975. - s. 63-70

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa