Bubble komora: načelo delovanja, naprave, vezje. Prednosti in pomanjkljivosti mehurčke komore

Sredi 20. stoletja je bila izumljena komora z mehurčki - naprava, ki je bila aktivna za opazovanje mikrodelcev. V glavnem so ga uporabili fiziki, ki so opazovali microworld. Še danes, kljub ogromnemu razvoju tehnologije in razpoložljivosti različnih elektronskih senzorjev, so šolarjem prikazane fotografije delcev, izdelanih s pomočjo mehurčkov.

O tem, kako se je pojavila kamera

Kot smo že omenili, se je sredi 20. stoletja pojavil izum. In vse zaradi dejstva, da fiziki niso uspeli študirati zaračunanih delcev z obstoječimi detektorji. Do takrat so vsi že vedeli, kakšni so bili proton, nevtron, elektron in positron. Leta 1950 je rešitev te številke vključila D. Glaserja. Znanstvenik je poskušal uporabiti kemične in fizične reakcije, električne in tekoče, pa tudi trdne transformacije. Toda on se je odločil, da se zadrži na tekočem pojavu in, natančneje, na principu pregrevanja delovne mešanice. Osnovne zahteve, ki jih je Donald navedel v svojem izumu, so visoka hitrost delovanja, kar omogoča, da delec na sliki pravočasno zajame. Seveda sta mehurček in komora oblaka nekoliko podobni. Ampak tukaj obstajajo številne razlike, o katerih se bomo dejansko pogovarjali še naprej.

Bubble komora: načelo delovanja

Uporabili smo delovno tekočino dietil eter, ki je imela tako prednost kot nizka cena. Poleg tega bi ga bilo mogoče enostavno dobiti v čisti obliki. Bistvo je bilo segretje te tekočine na vrelišče (1400 stopinj Celzija) in nato ohladilo na sobno temperaturo. V tem času se radioaktivna snov v polnem, na primer kobalt, zatem v razmiku okoli 60 sekund, da delovna tekočina zavre. Enkrat na minuto lahko na fotografijo zajame gibanje delcev.

Če želite vse jasno pokazati, je Glazer uporabil dve kameri iz ognjevzdržnega stekla in napolnjen z dietil etrom. Ogrevanje je potekalo v oljni kopeli, tlak pa z ročajem spustil. Takrat se je začela fotoaparat. V povprečju je bila hitrost slik približno 3000 na sekundo. To je omogočilo zajemanje gibanja delcev v posodah. Kasneje je bila mehurčka komora malo avtomatizirana, a načelo delovanja ostalo enako. Najpogosteje se uporablja Geiger števec, kar je omogočilo sledenje videza sevanja.

Bubble kamera: naprava

Zdaj pa malo govorimo o tem, kaj je izum. V večini primerov je plovilo z nekaj majhnimi okni. Komore so bile napolnjene s posebno tekočino in postavljene v magnetno polje. Vedno se uporablja tlak nad atmosfero. Včasih je bil uporabljen kriostat, ki je bil potreben za hlajenje delovne tekočine (RJ), vre pri nizkih temperaturah. Tik pred sproščanjem radioaktivnih elementov iz pospeševalnika je bil tlak v komorah razbremenjen in pridobljena je bila pregreta tekočina. Vse, kar ima napolnjenost, na svoji poti pušča mehurčke z vrelo tekočino. Za izvedbo reakcije zadostuje le del mikrosekunde. Po nekaj trenutkih so mehurčki postali večji. Za osvetlitev so vklopili žarnico in tri kamere, s pomočjo katerih je bila pridobljena stereo slika.

Končna faza eksperimenta

V zaključni fazi smo izvedli kompleksno analizo poti in naravo gibanja zaračunanih radioaktivnih delcev. Obstajajo primeri, ko so fotografije odvzete za obdelavo več dni, vendar so bile obdelane več mesecev. Ko smo dobili spiralo, je to pokazalo prehod elektrona. Tako imenovani "vtiči" so govorili o prisotnosti nevtralnih delcev. V večini primerov, na podlagi podatkov iz 3 pridobljenih fotografij, trajektorija elementi. Če bi lahko povsem obnovili sliko, lahko ustvarite prostorsko sliko. Na začetku so se ukvarjali znanstveniki, vendar bi takšna študija lahko trajala leta. Stanje se je spremenilo s prihodom računalnikov, kar je močno pospešilo proces.

O prednosti uporabe takšnih kamer

Kot je navedeno zgoraj, je naprava načeloma podobna Wilsonovemu izumu. Ampak obstajajo številne nesporne prednosti. Najbolj težko prednost lahko štejemo za hitrost delovanja, ki z veliko verjetnostjo omogoča, da na fotografiji popravite opazen pojav.

Še en plus je, da je tekočina tekočina, ki ima visoko gostoto. To močno poveča možnost, da se pričakuje dogodek v tem okolju. Kakšna je prednost mehurčke komore, je, da cikel njegovega delovanja traja precej časa. Ta parameter je preprosto potreben pogoj za uporabo naprave v pospeševalnikih različnih tipov. Pregreto tekočino lahko dobimo dovolj hitro, zato je potrebno le zmanjšati tlak v sistemu. Tukaj, načeloma, vse glavne prednosti te naprave.

Malo o pomanjkljivostih

Kot je zapisano na začetku tega članka, zdaj pa je le veliko število različnih elektronskih senzorjev, z visoko natančnostjo, da bi našli prave predmete, pri visoki hitrosti, da izberete elemente, ki jih želite ugotoviti njihovo tridimenzionalno sliko. Nezadostna je nadzornost, da se zaključijo glavne pomanjkljivosti mehurčke komore. Kot pravilo, večina rezultatov je brez znanstvenega pomena, vendar zavreči nepotrebna na fotografiji, lahko traja kar nekaj časa. Druga pomanjkljivost je, da je naprava preprosto ni mogoče takoj začeti, še posebej, da je to zaradi vztrajnosti delovne tekočine in drugih fizikalnih parametrov. Načeloma smo razvrstili pomanjkljivosti, gremo še dlje.

O tehnični strani

V času uporabe te metode zaznavanja napolnjenih delcev je bilo registriranih nekaj več kot 100 kopij mehurčkov. V tem času so bile uporabljene različne tekočine, kot so helij, vodik, freon, ksenon, propan in drugi. Enako velja za temperature, ki so se začele s ultraljimi in končale s ksenonskimi prostori. "Gargamel" - zadnja mehurčasta komora, katere shema ni bistveno drugačna od drugih. Toda približno 18 ton freona je bilo napolnjenih v svoje komore. Ta naprava je omogočila odlično odkritje za tiste čase - interakcijo med nevtralnimi točkami. Največji vzorec je imel premer 4,5 m. Naprava je bila zasnovana za delo z vodikom. Ampak problem je dejstvo, da izumljajo nove ojačevalci, ki je izdala žarki radioaktivnih delcev pri visoki hitrosti, tako da ni bubble zbornice niso več kos.

Nekaj ​​pomembnih točk

Upoštevati je treba dejstvo, da se v tem trenutku te kamere ne uporabljajo več. Skoraj vsi so jih napisali, toda, kot se je izkazalo, je bila prezgodnja odločitev. Leta 2002 so s pomočjo mehurčkov odkrili nove delce, imenovane pentaquarts. Toda spet to ni posledica študija istega leta, temveč elementarnega pregleda fotografij, pridobljenih pred mnogimi leti. To kaže, da lahko najdete nekaj vrednega, kar je bilo storjeno v preteklosti.

Poleg tega je računalniška moč sodobne tehnologije tako velika, da traja zelo malo časa za obdelavo vsake slike. Načeloma učinkovitost te vrste detektorja skladb je trenutno precej nizka, zato je priporočljivo, da uporabite jih ne imeli, ko pa lahko eksperimentalni podatki bodo danes koristno.

Zaključek

No, to je vse, kar je mogoče reči o tem, kaj je mehurček. Shema naprave je precej preprosta, kot vse genialne. Povedati je treba nekaj besed, da je učinkovitost takšnih naprav v veliki meri odvisna od njihove velikosti. Večja je kamera, večja je možnost, da bi našli nekaj koristnega. Kljub temu se s povečevanjem dimenzij poveča cena materialov in delovne tekočine, kar v velikih količinah povzroča presenetljive stroške. Sedaj veste, kakšna je mehurčasta komora, katere princip temelji na pregrevanju tekočine. Ta učinek je bil raziskan vzdolž in čez, zato so elektronski senzorji trenutno bolj relevantni, ki imajo koristi v vseh pogledih.