Введение
Сосуд, заполненный перегретой прозрачной жидкостью. Пузырьковая камера – это сосуд, заполненный перегретой прозрачной жидкостью (чаще всего жидким водородом), используемый для регистрации траекторий электрически заряженных частиц, движущихся в ней. Она была изобретена в 1952 году Дональдом А. Глейзером, за что он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1960 году. По одной версии, Глейзер был вдохновлен пузырьками в стакане пива; однако в 2006 году он опроверг эту историю, хотя и признал, что использовал пиво для заполнения ранних прототипов, но не пиво послужило источником вдохновения для создания пузырьковой камеры. Хотя пузырьковые камеры широко использовались в прошлом, в настоящее время они в основном заменены на проволочные камеры, искровые камеры, дрейфовые камеры и кремниевые детекторы. К известным пузырьковым камерам относятся Большая европейская пузырьковая камера (BEBC) и Гаргамель.
A bubble chamber is a vessel filled with a superheated transparent liquid (most often liquid hydrogen) used to detect electrically charged particles moving through it. It was invented in 1952 by Donald A. Glaser, for which he was awarded the 1960 Nobel Prize in Physics. Supposedly, Glaser was inspired by the bubbles in a glass of beer; however, in a 2006 talk, he refuted this story, although saying that while beer was not the inspiration for the bubble chamber, he did experiments using beer to fill early prototypes. While bubble chambers were extensively used in the past, they have now mostly been supplanted by wire chambers, spark chambers, drift chambers, and silicon detectors. Notable bubble chambers include the Big European Bubble Chamber (BEBC) and Gargamelle. TOC
Функция и использование
Пузырьковая камера похожа на облачную камеру как по применению, так и по основному принципу. Обычно её изготавливают, заполняя большой цилиндр жидкостью, нагретой чуть ниже точки кипения. Когда частицы попадают в камеру, поршень внезапно снижает давление, и жидкость переходит в перегретое, метастабильное состояние. Заряженные частицы создают ионизационный след, вокруг которого жидкость испаряется, образуя микроскопические пузырьки. Плотность пузырьков вокруг следа пропорциональна потере энергии частицей. Пузырьки увеличиваются в размере по мере расширения камеры, пока не станут достаточно большими, чтобы их можно было увидеть или сфотографировать. Вокруг камеры установлено несколько камер, позволяющих получить трехмерное изображение события. Пузырьковые камеры с разрешением до нескольких микрометров (мкм) были введены в эксплуатацию. Часто полезно подвергать всю камеру воздействию постоянного магнитного поля. Оно действует на заряженные частицы посредством силы Лоренца и заставляет их двигаться по спиральным траекториям, радиусы которых определяются отношением заряда частиц к их массе и их скоростями. Поскольку величина заряда всех известных, заряженных, долгоживущих субатомных частиц равна заряду электрона, радиус кривизны их траектории должен быть пропорционален их импульсу. Таким образом, измеряя радиус кривизны траектории частицы, можно определить её импульс.
Знаменательные открытия
К примечательным открытиям, сделанным с помощью пузырьковых камер, относится открытие слабых нейтральных токов на установке Гаргамель в 1973 году, подтвердившее состоятельность электрослабой теории и приведшее к открытию W и Z бозонов в 1983 году (в экспериментах UA1 и UA2). В последнее время пузырьковые камеры используются в исследованиях слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP) в экспериментах SIMPLE, COUPP, PICASSO и, более недавно, PICO.