Kaj je Bubble Chamber?

Mehurčna komora je naprava, ki se uporablja v fiziki za zaznavanje nabitih delcev. Izumil ga je Donald Glaser leta 1952, nato pa je bil za njegov izum nagrajen z Nobelovo nagrado. Čeprav je bil nekoč prevladujoč način zaznavanja delcev, se mehurčna komora trenutno ne uporablja pogosto, v veliki meri zaradi nekaterih pomanjkljivosti, ki postanejo očitne pri delu z delci izredno visoke energije.

Načelo za mehurčno komoro in dejansko večino detektorjev delcev je precej preprosto. Lahko si ga predstavljamo kot analogno opazovanju neba za sledi, ki jih za seboj pustijo letala. Tudi če curek tako hitro prileti, da ga ne opazite, boste nekaj časa videli njegovo sled, ki vam bo omogočila rekonstrukcijo poti, po kateri je šel. Komora z mehurčki deluje po podobnem principu, pri čemer delci puščajo sled mehurčkov, ki jih je mogoče fotografirati.

Sama komora je napolnjena z nekakšno prozorno in nestabilno tekočino, pogosto pregretim vodikom. Tekočino naredimo pregreto tako, da jo držimo pod pritiskom in jo rahlo sprostimo v trenutku, ko se delci vnesejo. Ko se nabiti delci prebijajo skozi komoro, povzročijo, da tekočina med prehajanjem zavre in ustvari sled mehurčkov. Sami delci potrebujejo le nekaj nanosekund, da preidejo skozi komoro, vendar mehurčki potrebujejo milijonkrat dlje, da se razširijo, na splošno traja približno 10 ms. V tem času je mogoče fotografirati iz različnih zornih kotov in ustvariti tridimenzionalno predstavitev poti delcev.

Mehurčke nato odstranimo s stiskanjem komore, postopek pa ponovimo z naslednjo serijo delcev. Vsak niz fotografij je posnet v kratkem času, ki zahteva le nekaj sekund, vendar je to po znanstvenih standardih pravzaprav precej dolgo. Sodobni detektorji lahko opravijo celoten postopek v milisekundah, kar omogoča dokumentiranje na stotine ali tisoče izbruhov delcev v nekaj sekundah. Sodobni detektorji zajamejo slike tudi digitalno, kar olajša analizo in shranjevanje.

Posledično se mehurčna komora redko uporablja pri sodobni detekciji delcev. Druga težava je, da ker so mehurčke komore dokaj majhne, ​​tudi ne morejo pravilno dokumentirati trkov visokoenergijskih delcev, kar dodatno zmanjša njihovo uporabnost v sodobnih poskusih. Končno, točka, ko se tekočina pregreje, mora natančno sovpadati s trenutkom, ko se trenutni delci udarijo med seboj, kar je skoraj nemogoče uskladiti z delci, ki imajo izjemno kratko življenjsko dobo.

Kljub relativni zastarelosti so slike iz mehurčkov še vedno zelo uporabne za učne namene. Ker so fotografije fizičnih sledi, jih ljudje na splošno veliko lažje razumejo kot bolj zapletene opise interakcij ali druge abstrahirane podatke. Učenci si lahko ogledajo sliko, posneto sled mehurčkov, in natančno vidijo interakcije različnih delcev in kako delci razpadajo v času bivanja v komori. Zaradi teh razlogov, čeprav se v najsodobnejših raziskavah ne uporabljajo široko, nekatere mehurčke še vedno uporabljajo univerzitetne laboratorije, fotografije, posnete v preteklosti, pa so pogosto vidne v učbenikih.