Bublinová komora: princip činnosti, zařízení, obvod. Výhody a nevýhody bublinové komory

V polovině 20. století byla vynalezena bublinová komora - zařízení, které bylo aktivně používáno k pozorování mikročástic. Většina z nich byla použita fyziky, kteří pozorovali mikrosvětu. I dnes, navzdory obrovskému vývoji technologie a dostupnosti různých elektronických senzorů, jsou školáci zobrazeny fotografie částeček vyrobených pomocí bublin.

O tom, jak se fotoaparát objevil

Jak již bylo uvedeno výše, objevil se tento vynález v polovině 20. století. A to vše kvůli tomu, že se fyzici nepodařili studovat nabité částice s existujícími detektory. V té době všichni už věděli, jaký je proton, neutron, elektron a pozitron. V roce 1950 toto řešení řešilo D. Glasera. Vědec se pokusil použít jak chemické, tak fyzikální reakce, elektrické i kapalné, stejně jako pevné transformace. Rozhodl se však, že se zaměří na tekutý jev a přesněji na principu přehřátí pracovní směsi. Základní požadavky, které Donald předložil k jeho vynálezu, jsou vysoké rychlosti provozu, což umožňuje zachytit částice ve fotografii ve správný čas. Samozřejmě bublina a oblázková komora jsou poněkud podobné. Ale zde existuje řada rozdílů, které ve skutečnosti budeme hovořit dále.

Bublinová komora: princip činnosti

Jako pracovní tekutina byla použita diethylether, která měla takovou výhodu jako nízká cena. Kromě toho se dá snadno získat v čisté formě. Podstatou bylo zahřát tuto kapalinu na teplotu varu (1400 ° C) a potom ochladit na pokojovou teplotu. V tomto okamžiku se přivádí radioaktivní materiál, například kobalt, a poté v intervalu asi 60 sekund působí pracovní tekutina. Jednou za minutu bylo možné zachytit pohyb částic na fotografii.

Aby bylo vše přehledné, použil Glazer dvě kamery vyrobené ze žárovzdorného skla a naplněné diethyletherem. Ohřev byl prováděn v olejové lázni a tlak mohl být spuštěn pomocí rukojeti. V tuto chvíli byl fotoaparát spuštěn. V průměru byla rychlost snímků přibližně 3000 za sekundu. To umožnilo zachytit pohyb částic v nádobách. Později bublina byla trochu automatizovaná, ale princip akce zůstal stejný. Nejčastěji používané Geiger counter, což umožnilo sledovat vzhled radiace.

Bublová kamera: zařízení

Teď pojďme trochu promluvit o tom, co je vynález. Ve většině případů je to loď, která má několik malých oken. Komory byly naplněny speciální kapalinou a umístěny do magnetického pole. Vždy používejte tlak nad atmosférický tlak. Někdy byl použit kryostat, který byl nezbytný pro chlazení pracovní tekutiny (RJ), při nízkých teplotách. Těsně před uvolněním radioaktivních prvků z akcelerátoru byl tlak v komorách ulehčen a byla získána přehřátá kapalina. Vše, co má náboj, na cestě listí bublinky s vroucí kapalinou. Pro provedení reakce postačuje pouze zlomek mikrosekundy. Po chvíli se bubliny staly řádem větším. Pro osvětlení byla rozsvícena lampa a tři kamery, pomocí kterých byl získán stereofonní obraz.

Poslední fáze experimentu

V poslední fázi byla provedena komplexní analýza trajektorie a povaha pohybu nabitých radioaktivních částic. Jsou případy, kdy byly fotky zpracovány několik dní, ale byly zpracovány po celé měsíce. Když byla získána spirála, to indikovalo průchod elektronu. Takzvané "zástrčky" mluvily o přítomnosti neutrálních částic. Ve většině případů, na základě údajů získaných z 3 získaných fotografií, trajektorie prvky. Pokud byste mohli úplně obnovit obraz, můžete vytvořit prostorový obrázek. Nejprve se to věnovalo vědcům, ale taková studie mohla trvat roky. Situace se změnila s příchodem počítačů, což výrazně zrychlilo proces.

O výhodách používání těchto typů kamer

Jak bylo uvedeno výše, zařízení je v zásadě podobné vynálezu Wilson. Existuje však řada nesporných výhod. Největší výhodou může být rychlost, která s vysokou pravděpodobností umožňuje opravit zřetelný jev na fotografii.

Dalším plusem je, že tekutina je kapalina, která má vysokou hustotu. To značně zvyšuje pravděpodobnost, že se očekává událost v tomto prostředí. Jaká je výhoda bublinové komory, je to, že cyklus jeho provozu trvá poměrně dlouho. Tento parametr je prostě nezbytnou podmínkou pro použití zařízení u akcelerátorů různých typů. Přehřátá kapalina může být získána dostatečně rychle, pro tento účel je nutné pouze snížit tlak v systému. Zde jsou v zásadě všechny hlavní výhody tohoto zařízení.

Něco o nedostatcích

Jak již bylo uvedeno v úvodu tohoto článku, teď tam je jen obrovské množství různých elektronických čidel, s vysokou přesností najít správné předměty vysokou rychlostí k výběru položek, které chcete určit jejich trojrozměrný obraz. Nedostatečná ovladatelnost způsobuje, že hlavní nedostatky bublinové komory jsou uzavřeny. Většina získaných výsledků zpravidla nepředstavuje žádný vědecký zájem, může však trvat poměrně dlouhou dobu, kdy se na fotografii zbytečně nepoužívá. Další nevýhodou je, že zařízení je jednoduše nemožné okamžitě spustit, zejména je to kvůli setrvačnosti pracovní tekutiny a dalším fyzikálním parametrům. V zásadě jsme vyřešili nedostatky, jdeme dál.

O technické stránce

Při použití této metody detekce nabitých částic bylo zaznamenáno více než 100 kopií bublinkových komor. Během této doby byla použita řada kapalin, jako je hélium, vodík, freon, xenon, propan a další. Totéž platí pro teploty, které začínaly ultralowými a skončily místy pro xenony. "Gargamel" - poslední bublinová komora, jejíž schéma není podstatně odlišné od ostatních. Ale asi 18 tun freonu bylo naplněno do svých komor. Toto zařízení umožnilo skvělý objev pro tyto časy - interakci mezi neutrálními body. Největší vzorek měl průměr 4,5 metru. Přístroj byl navržen tak, aby pracoval s vodíkem. Ale celý problém spočíval v tom, že byly vynalezeny nové urychlovače, které vydaly paprsky radioaktivních částic obrovskou rychlostí, takže se nemohly vyrovnávat bublinky.

Několik důležitých bodů

Stojí za pozornost skutečnost, že v současné době se tyto kamery již nepoužívají. Téměř všichni je napsali, ale jak se ukázalo, bylo to předčasné rozhodnutí. V roce 2002 se pomocí bublinek objevily nové částice nazvané pentakry. Ale opět to není výsledek studií stejného roku, ale elementární kontrola fotografií získaných před mnoha lety. To naznačuje, že můžete najít něco, co by bylo užitečné z toho, co bylo děláno v minulosti.

Kromě toho je výpočetní výkon moderní technologie tak velký, že zpracovává každý obrázek velmi málo času. Účinnost tohoto druhu detektoru dráhy je v zásadě v současné době poměrně nízká, proto není vhodné je používat, ale jakmile budou získána experimentální data, mohou být dnes užitečné.

Závěr

No, to je vše, co lze říci o tom, co je bublinová komora. Schéma zařízení je poměrně jednoduché, stejně jako všechny důvtipné. Stojí za to říct několik slov, že účinnost těchto zařízení závisí do značné míry na jejich velikosti. Čím větší je kamera, tím větší je možnost najít něco užitečného. Nicméně s nárůstem rozměrů se zvyšují ceny materiálů a pracovní tekutiny, které mají ve velkém množství impozantní náklady. Nyní víte, co je bublinová komora, jejíž princip je založen na přehřátí kapaliny. Tento efekt byl zkoumán podél a napříč, a proto jsou elektronické snímače v současné době relevantnější, což ve všech ohledech těží.