バブルチャンバー：アクション、デバイス、回路の原理。 バブルチャンバーの利点と欠点

20世紀半ば、バブルチャンバーが発明されました。これは、微粒子を観察するために積極的に使用されたデバイスです。 大部分は、マイクロワールドを観察した物理学者によって使用されました。 今日でさえ、技術の巨大な発展と様々な電子センサーの利用可能性にもかかわらず、子供たちは泡の助けを借りて作られた粒子の写真を見せています。

カメラの仕組みについて

既に上述したように、20世紀半ば、この発明が登場した。 科学者 - 物理学者は、既存の検出器で荷電粒子を調べることができなかったためです。 その時までに、誰もが既に陽子、中性子、電子、陽電子が何であるかを知っていました。 1950年にこの問題の解決策がD. Glazerによって取り上げられました。 科学者は、化学的反応と物理的反応の両方を、電気的および液体的、ならびに堅実な変換を用いて試みた。 しかし、彼は液状現象に没頭することを決め、より正確には、作業混合物の過熱の原則に基づいて決定しました。 ドナルド氏が発明した基本的な要件は、操作の高速化であり、適切なタイミングで写真の粒子を捕らえることができます。 もちろん、バブルチャンバーとクラウドチャンバーは多少似ています。 しかし、多くの違いがあります。実際には、これ以上話をしません。

バブルチャンバー：行動原理

ジエチルエーテルを 作動流体として使用したが 、 これは低価格の利点を有していた。 さらに、純粋な形で容易に得ることができる。 本質は、この液体を沸点（摂氏1400度）まで加熱し、その後室温まで冷却することでした。 このとき、放射性物質、例えばコバルトが持ち上げられ、約60秒の間隔で作動流体が沸騰する。 1分に1回、写真上の粒子の動きを捉えることができます。

すべてを説明するために、Glazerは耐火ガラス製でジエチルエーテルで満たされた2台のカメラを使用しました。 油浴中で加熱を行い、ハンドルを用いて圧力を下げることができた。 この時点で、カメラが起動されました。 平均して、フレームレートは毎秒約3000でした。 これにより、血管内の粒子の動きを捕捉することが可能になった。 後でバブルチャンバー 少し自動化されましたが、行動の原則は変わりませんでした。 ほとんどの場合、ガイガーカウンターが使用され、放射線の様子を追跡することができました。

バブルカメラ：デバイス

次に、本発明が何であるかについて少し話を進める。 ほとんどの場合、小さな窓がいくつかある船です。 チャンバーは特別な液体で満たされ、磁場に置かれた。 常に大気圧を超える圧力を使用する。 低温で沸騰する作動流体（RJ）を冷却するために必要なクライオスタットが使用されることもある。 加速器から放射性元素が放出される直前に、チャンバー内の圧力が緩和され、過熱された液体が得られた。 その途中で電荷を持っているものはすべて、沸騰した液体で泡を残します。 反応を実行するには、わずか1マイクロ秒で十分です。 その瞬間、気泡は一桁大きくなりました。 照明のために、ランプと3台のカメラがスイッチオンされ、その助けを借りてステレオ画像が得られた。

実験の最終段階

最終段階では、荷電した放射性粒子の運動の軌道と特徴の複雑な分析が行われた。 写真は数日間処理されたが、数カ月間処理された場合もある。 らせんが得られたとき、これは電子の通過を示した。 いわゆるフォークは中性粒子の存在を語った。 ほとんどの場合、得られた3枚の写真データに基づいて 、 要素の 軌道を 慎重に測定した。 画像を完全に復元することができれば、空間画像を作成することができます。 最初は科学者がこれに従事していましたが、そのような研究には数年かかるかもしれません。 状況はコンピュータの登場によって変化し、プロセスを大幅に加速しました。

このタイプのカメラを使用する利点について

上記のように、この装置はウィルソン氏の発明のようなもので、行動の原則があります。 しかし、いくつかの否定できない利点があります。 最も重視される利点は、操作の速度と考えることができます。高い確率で、写真に目立つ現象を修正することができます。

もう一つのプラスは、流体が高密度の流体であるということです。 これにより、想定されるイベントが特定の環境で発生する可能性が大幅に増加します。 バブルチャンバーの利点は何ですか、その操作サイクルにはかなりの時間がかかります。 このパラメータは、異なるタイプのアクセラレータでデバイスを使用するために必要な条件です。 過熱された液体は十分迅速に得ることができるが、これはシステム内の圧力を低下させることだけでよい。 ここでは、原則として、このデバイスのすべての主な利点。

欠点について少し

この記事の冒頭で述べたように、現時点では、必要なオブジェクトを高精度に見つけ出し、必要な要素を高速に選択し、その空間的な画像を決定することを可能にする膨大な数の異なる電子センサーが存在します。 気泡チャンバの主な欠点が結論付けられるのは不十分な制御性である。 原則として、得られた結果の大部分は科学的関心を表すものではありませんが、不要なものを写真に捨てるにはかなりの時間がかかることがあります。 別の欠点は、装置がただちに始動することが不可能であり、特に作動流体の慣性および他の物理的パラメータに起因することである。 原則として、欠点を突き止めました。さらに進んでください。

技術面について

荷電粒子を検出するこの方法を使用している間に、100個を少し上回る気泡室が登録された。 この間、ヘリウム、水素、フレオン、キセノン、プロパンなどの様々な液体が使用された。 超低温で始まり、キセノン用の部屋で終わった温度にも同じことが当てはまります。 "ガガメル" - 最後のバブルチャンバー、そのスキームは他のものと根本的に異なるわけではありません。 しかし、その部屋には約18トンのフロンが詰まっていた。 このデバイスは、中性点間の相互作用という、その時代の素晴らしい発見を可能にしました。 最大の試料は4.5mの直径を有していた。 このデバイスは水素で動作するように設計されています。 しかし、問題の全体は、新しい加速器が発明されたことであり、放射性粒子のバンドルが非常に速く生成されたので、バブルチャンバーは対応できませんでした。

いくつかの重要な点

現在のところ、これらのカメラはもはや使用されていないという事実に注意する価値があります。 ほとんどの人がそれを書きましたが、判明したように、それは時期尚早の決定でした。 2002年、気泡の助けを借りてペンタクワートと呼ばれる新しい粒子が発見されました。 しかし、これは同じ年の研究ではなく、何年も前に得た写真の小切手の結果でもあります。 これは、過去に行われたことの価値があるものを見つけることができることを示唆しています。

さらに、現代技術の計算能力は非常に優れているため、各画像を処理するのにほとんど時間がかからない。 原理的には、この種のトラック検出器の有効性は現在非常に低いので、使用することはお勧めできませんが、実験データが得られれば今日では役立ちます。

結論

まあ、それはバブルチャンバーが何であるかについて言えることです。 この装置の構想は、すべての独創的なもののように、非常に単純です。 そのようなデバイスの有効性は、そのサイズに大きく依存するということをいくつか言い表すことは価値があります。 カメラが大きくなればなるほど、何か有用なものを見つける機会が増えます。 それにもかかわらず、寸法が増加すると、材料および作動流体の価格が高騰し、大量のコストがかかる。 今では、バブルチャンバーが何であるか知っています。その原理は液体の過熱に基づいています。 この効果は、それに沿って、また横断的に調査されており、今日では、電子センサは、より関連しているとみなされ、あらゆる点で利益をもたらす。