Camera cu bule: principiul acțiunii, dispozitivul, circuitul. Avantajele și dezavantajele camerei cu bule

La mijlocul secolului al XX-lea, a fost inventată o cameră cu bule - un dispozitiv care a fost utilizat în mod activ pentru observarea microparticulelor. În cea mai mare parte, a fost folosită de fizicienii care au observat microworld-ul. Chiar și astăzi, în ciuda dezvoltării colosale a tehnologiei și a disponibilității diferiților senzori electronici, elevii sunt prezentați fotografii ale particulelor realizate cu ajutorul bulelor.

Despre cum a apărut aparatul foto

Așa cum am menționat deja mai sus, la mijlocul secolului al XX-lea această invenție a apărut. Și tot datorită faptului că fizicienii nu au reușit să studieze particulele încărcate cu detectoare existente. În acel moment, toată lumea știa deja un proton, un neutron, un electron și un positron. În 1950, soluția acestei probleme a fost angajată de D. Glaser. Cercetătorul a încercat să utilizeze atât reacții chimice cât și fizice, electrice și lichide, precum și transformări solide. Dar el a decis să abordeze fenomenul lichid și să fie mai precis, pe principiul supraîncălzirii amestecului de lucru. Cerințele de bază pe care le-a prezentat Donald invenției sale sunt viteza mare de operare, care permite capturarea unei particule într-o fotografie la momentul potrivit. Desigur, camera cu bule și camera de nori sunt oarecum asemănătoare. Dar aici există o serie de diferențe, pe care noi, de fapt, le vom vorbi mai departe.

Camera cu bule: principiul acțiunii

A fost folosit un fluid de lucru dietil eter, care a avut un astfel de avantaj ca un preț scăzut. În plus, se poate obține ușor în formă pură. Esența a fost aceea de a încălzi acest lichid până la punctul de fierbere (1400 grade Celsius) și apoi se răcește la temperatura camerei. În acest moment este adus material radioactiv, de exemplu cobalt, apoi cu un interval de aproximativ 60 de secunde, fluidul de lucru fierbe. O dată pe minut, puteam capta mișcarea particulelor pe o fotografie.

Pentru a arăta totul clar, Glazer a folosit două camere din sticlă refractară și umplute cu eter dietilic. Încălzirea a fost efectuată într-o baie de ulei, iar presiunea ar putea fi redusă cu ajutorul unui mâner. În acest moment, camera a fost lansată. În medie, rata de cadre era de aproximativ 3000 pe secundă. Acest lucru a permis captarea mișcării particulelor în vase. Mai târziu, camera cu bule a fost puțin automatizată, dar principiul acțiunii a rămas același. Cel mai adesea folosit Contorul Geiger, ceea ce a făcut posibilă urmărirea aspectului radiației.

Camera cu bule: dispozitiv

Acum hai să vorbim puțin despre invenția. În majoritatea cazurilor, este vorba de un vas care are mai multe ferestre mici. Camerele au fost umplute cu un lichid special și plasate într-un câmp magnetic. Folosiți întotdeauna o presiune mai mare decât cea atmosferică. Uneori sa folosit un criostat, care era necesar pentru răcirea fluidului de lucru (RJ), fierbând la temperaturi scăzute. Chiar înainte de eliberarea elementelor radioactive de la accelerator, presiunea din camere a fost ușurată și sa obținut un lichid supraîncălzit. Tot ce are o încărcătură, în drumul său frunze bule cu lichid fierbinte. Numai o fracțiune de microsecundă este suficientă pentru a efectua reacția. După un moment, bulele au devenit un ordin de mărime mai mare. Pentru iluminare, lampa și trei camere au fost pornite, cu ajutorul căruia a fost obținută imaginea stereo.

Etapa finală a experimentului

În etapa finală a fost efectuată o analiză complexă a traiectoriei și a naturii mișcării particulelor radioactive încărcate. Există cazuri în care fotografiile au fost preluate pentru procesare timp de câteva zile, dar au fost prelucrate luni. Când a fost obținută o spirală, acest lucru a indicat trecerea unui electron. Așa-numitele "prize" au vorbit despre prezența particulelor neutre. În cele mai multe cazuri, pe baza datelor din cele 3 fotografii obținute, traiectorie mecanică elemente. Dacă ați putea restabili imaginea complet, puteți crea o imagine spațială. La început, oamenii de știință au fost implicați în acest lucru, dar un astfel de studiu ar putea dura ani. Situația sa schimbat odată cu apariția computerelor, ceea ce a grăbit procesul.

Cu privire la avantajele utilizării camerelor de acest tip

După cum sa menționat mai sus, dispozitivul este în principiu similar cu invenția Wilson. Dar există o serie de avantaje incontestabile. Cel mai mare avantaj poate fi considerat viteza de operare, care, cu o mare probabilitate, vă permite să fixați un fenomen vizibil pe fotografie.

Un alt plus este că fluidul este un fluid care are o densitate mare. Acest lucru crește foarte mult șansa ca un eveniment așteptat să aibă loc în acest mediu. Care este avantajul camerei cu bule, este faptul că ciclul funcționării sale durează destul de mult timp. Acest parametru este pur și simplu o condiție necesară pentru utilizarea dispozitivului în acceleratoare de diferite tipuri. Lichidul supraîncălzit poate fi obținut suficient de repede, în acest scop este necesar doar reducerea presiunii în sistem. Aici, în principiu, toate avantajele principale ale acestui dispozitiv.

Puțin despre deficiențele

După cum sa menționat la începutul acestui articol, acum există doar un număr foarte mare de diferite senzori electronici, cu mare precizie pentru a găsi obiectele potrivite la viteză mare pentru a selecta elementele pe care doriți să determine imaginea lor tridimensională. Controlul insuficient este suficient ca principalele deficiențe ale camerei cu bule să fie încheiate. De regulă, majoritatea rezultatelor obținute nu reprezintă niciun interes științific, însă ar putea dura mult timp pentru a renunța la fotografiile inutile. Un alt dezavantaj este că dispozitivul este pur și simplu imposibil de pornit imediat, în special, datorită inerției fluidului de lucru și a altor parametri fizici. În principiu, am rezolvat neajunsurile, să mergem mai departe.

Despre partea tehnică

În timpul utilizării acestei metode de detectare a particulelor încărcate s-au înregistrat mai mult de 100 de exemplare ale camerelor cu bule. În acest timp, s-au folosit o varietate de lichide, cum ar fi heliu, hidrogen, freon, xenon, propan și altele. Același lucru este valabil și pentru temperaturile care au început cu cele ultravolate și s-au încheiat cu camere pentru xenon. "Gargamel" - ultima cameră cu bule, a cărei schemă nu este fundamental diferită de celelalte. Dar aproximativ 18 tone de freon au fost umplute în camerele sale. Acest dispozitiv a permis să facă o mare descoperire pentru acele vremuri - interacțiunea dintre punctele neutre. Cel mai mare specimen avea un diametru de 4,5 metri. Dispozitivul a fost proiectat să funcționeze cu hidrogen. Dar problema a fost faptul că inventa noi boostere care au emis fascicule de particule radioactive la viteză mare, astfel încât nu camere cu bule nu mai face fata.

Câteva puncte importante

Merită să atrageți atenția asupra faptului că, în prezent, aceste camere nu mai sunt utilizate. Aproape toată lumea le-a scris, dar, după cum sa dovedit, a fost o decizie prematură. În 2002, cu ajutorul bulelor, au fost descoperite noi particule numite pentaquarte. Dar, din nou, nu este rezultatul studiilor din același an, ci al unui control elementar al fotografiilor obținute cu mulți ani în urmă. Acest lucru sugerează că puteți găsi ceva meritat din ceea ce sa făcut în trecut.

În plus, puterea de calcul a tehnologiei moderne este atât de mare încât durează foarte puțin timp pentru a procesa fiecare imagine. În principiu, eficiența acestui tip de detector de cale este în prezent destul de scăzută, deci nu este recomandabil să le folosiți, dar odată obținute, datele experimentale pot fi utile astăzi.

concluzie

Ei bine, asta e tot ce se poate spune despre ce este o cameră cu bule. Schema dispozitivului este destul de simplă, la fel de ingenioasă. Merită să spunem câteva cuvinte că eficiența acestor dispozitive depinde în mare măsură de dimensiunea lor. Cu cât camera este mai mare, cu atât este mai mare șansa de a găsi ceva util. Cu toate acestea, odată cu creșterea dimensiunilor, prețul materialelor și al fluidului de lucru crește, care, în cantități mari, are un cost impresionant. Acum știi ce este o cameră cu bule, principiul căruia se bazează pe supraîncălzirea lichidului. Acest efect a fost investigat de-a lungul și de-a lungul, astfel încât senzorii electronici sunt în prezent mai relevanți, care beneficiază în toate privințele.