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 mikrokosmos. I dnes, navzdory obrovskému vývoji technologie a dostupnosti různých elektronických senzorů, jsou školáci zobrazeny fotografie částeček vyrobených pomocí bublin.

O tom, jak fotoaparát přišel

Jak již bylo uvedeno výše, objevil se tento vynález v polovině 20. století. A to vše proto, že vědci-fyzici nedokázali vyšetřit nabité částice dostupnými detektory. V té době všichni už věděli, jaký je proton, neutron, elektron a pozitron. V roce 1950 toto řešení řešil D. Glazer. Vědec se pokusil použít jak chemické, tak fyzické reakce, elektrické a kapalné, stejně jako pevné přeměny. Rozhodl se však, že se zaměří na tekutý fenomén a přesněji na principu přehřátí pracovní směsi. Základní požadavky, které Donald předložil k jeho vynálezu, je vysoká rychlost provozu, která umožňuje zachytit částice ve fotografii ve správný čas. Samozřejmě bublina a oblázková komora jsou poněkud podobné. Existuje však řada rozdílů, které ve skutečnosti budeme hovořit dále.

Bublinová komora: princip činnosti

Jako pracovní tekutina byl použit diethylether, který měl výhodu nízké ceny. Kromě toho se může snadno získat v čisté formě. Podstatou bylo zahřát tuto kapalinu na teplotu varu (1400 ° C) a poté ochladit na pokojovou teplotu. V tomto okamžiku se vyvíjí radioaktivní materiál, například kobalt, a poté s intervalem asi 60 sekund působí pracovní tekutina. Jednou za minutu bylo možné zachytit pohyb částic na fotografii.

Pro ilustraci všechno použil Glazer dvě kamery vyrobené ze žárovzdorného skla a naplnil se diethyletherem. Ohřev byl prováděn v olejové lázni a tlak mohl být spouštěn rukojetí. V tuto chvíli byl fotoaparát spuštěn. V průměru byla rychlost snímání přibližně 3000 za sekundu. To umožnilo zachytit pohyb částic v nádobách. Později bublinkovou komoru Byla trochu automatizovaná, ale princip akce zůstal stejný. Nejčastěji se používá Geigerův pult, který umožňoval sledovat vzhled radiace.

Bublová kamera: zařízení

Nyní mluvme trochu o tom, co je předmětem tohoto vynálezu. 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 potřebný k ochlazení pracovní tekutiny (RJ), která se vařila při nízkých teplotách. Těsně před uvolněním radioaktivních prvků z akcelerátoru se uvolnil tlak v komorách a dosáhla se přehřáté kapaliny. Vše, co má náboj, na své cestě opouští bubliny s vroucí kapalinou. Pro provedení reakce postačuje pouze zlomek mikrosekundy. Za okamžik se bubliny staly řádově větším. Pro osvětlení byla zapnuta lampa a tři kamery, pomocí kterých byl získán stereofonní obraz.

Konečná fáze experimentu

V závěrečné fázi byla provedena komplexní analýza trajektorie a charakteru pohybu nabitých radioaktivních částic. Jsou případy, kdy byly fotografie zpracovány několik dní, ale byly zpracovány po celé měsíce. Když byla získána spirála, to indikovalo průchod elektronu. Takzvané vidlice mluvily o přítomnosti neutrálních částic. Ve většině případů, na základě získaných dat 3-fotky, pečlivě změřily trajektorii prvků. Pokud byste mohli úplně obnovit obraz, můžete vytvořit prostorový obraz. Zpočátku se vědci zabývali tím, ale taková studie mohla trvat roky. Situace se změnila s nástupem počítačů, což výrazně zrychlilo proces.

O výhodách použití těchto typů kamer

Jak je uvedeno výše, zařízení je trochu jako Wilsonův vynález podle principu akce. Existuje však řada nesporných výhod. Nejtěžší výhodou je rychlost, která s vysokou pravděpodobností umožňuje na fotografie opravit zřetelný jev.

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

Něco o nedostatcích

Jak bylo uvedeno na samém začátku tohoto článku, v současné době existuje jen obrovský počet různých elektronických senzorů, které vám umožňují nalézt nezbytné objekty s vysokou přesností, vybírat potřebné prvky vysokou rychlostí a určit jejich prostorový obraz. Nedostatečná ovladatelnost způsobuje, že hlavní nedostatky bublinové komory jsou uzavřeny. Většina získaných výsledků zpravidla nepředstavuje žádný vědecký zájem, ale může chvíli trvat, než se fotografie zbytečně zbaví. Další nevýhodou je, že zařízení je jednoduše nemožné okamžitě spustit, zejména je to kvůli setrvačnosti pracovní tekutiny a dalším fyzikálním parametrům. V zásadě jsme zjistili 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 se zásadně neliší od ostatních. Ale ve svých komnatách bylo naplněno asi 18 tun freonu. Toto zařízení umožnilo udělat skvělý objev pro tyto časy - interakci mezi neutrálními body. Největší vzorek měl průměr 4,5 metru. Přístroj byl navržen pro práci s vodíkem. Celý problém však byl, že byly vynalezeny nové urychlovače, které produkovaly svazky 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 byly pomocí bublinek objeveny nové částice nazývané pentakry. Ale opět je to výsledek ne studií téhož roku, ale základní kontrolu fotografií získaných před mnoha lety. To naznačuje, že můžete najít něco, co stojí za to, co se v minulosti dělo.

Kromě toho je výpočetní výkon moderních technologií tak velký, že zpracovává každý obrázek velmi málo času. Účinnost tohoto druhu detektoru dráhy je v zásadě v současné době poměrně nízká, takže není vhodné je používat, nicméně jakmile získané experimentální údaje 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 vyšší je možnost najít něco užitečného. Nicméně, s nárůstem rozměrů, cena materiálů a pracovní tekutiny se zvyšuje, což ve velkém množství má impozantní náklady. Nyní víte, co je bublinová komora, jejíž princip je založen na přehřátí kapaliny. Tento efekt byl zkoumán napříč a napříč, proto jsou dnes elektronické snímače považovány za relevantnější, které mají ve všech ohledech prospěch.