П УЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРА Пузырьковая камера прибор для регистрации следов (или треков ) быстрых заряженных частиц, действие которого основано на вскипании перегретой. - презентация

1 П УЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРА Пузырьковая камера прибор для регистрации следов (или треков ) быстрых заряженных частиц, действие которого основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы.

2 И СТОРИЯ Пузырьковая камера была изобретена Дональдом Глезером (США) в 1952 году. За своё открытие Глезер получил Нобелевскую премию в 1960 году. Луис Уолтер Альварес усовершенствовал пузырьковую камеру Глезера, использовав в качестве перегретой жидкости водород. А также для анализа сотен тысяч фотографий, получаемых при исследованиях с помощью пузырьковой камеры, Альварес впервые применил компьютерную программу, позволявшую анализировать данные с очень большой скоростью. Пузырьковая камера позволила зафиксировать поведение многих ионизирующих частиц, не поддававшихся ранее наблюдению, и получить о них в тысячи раз большую информацию. До этого около 40 лет была известна Камера Вильсона.

3 П РИНЦИП РАБОТЫ Камера заполнена жидкостью, которая находится в состоянии близком к вскипанию. При резком уменьшении давления жидкость становится перегретой. Если в данном состоянии в камеру попадёт ионизирующая частица, то её траектория будет отмечена цепочкой пузырьков пара и может быть сфотографирована.

4 Р АБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ В качестве рабочей жидкости наиболее часто применяют жидкие водород и дейтерий ( криогенные пузырьковые камеры ), а также пропан, различные фреоны, ксенон, смесь ксенона с пропаном ( тяжеложидкостные пузырьковые камеры ).

5 С ОЗДАНИЕ ПЕРЕГРЕТОЙ ЖИДКОСТИ Перегрев жидкости достигается за счет быстрого понижения давления до значения при котором температура жидкости оказывается выше температуры кипения (при текущем давлении). Понижение давления осуществляется за время ~ 515 м/сек перемещением поршня (в жидководородных камерах) либо сбросом внешнего давления из объёма, ограниченного гибкой мембраной (в тяжеложидкостных камерах).

6 П РОЦЕСС ИЗМЕРЕНИЯ Частицы впускаются в камеру в момент её максимальной чувствительности. Спустя некоторое время, необходимое для достижения пузырьками достаточно больших размеров, камера освещается и следы фотографируются (стереофотосъёмка с помощью 24 объективов). После фотографирования давление поднимается до прежней величины, пузырьки исчезают, и камера снова оказывается готовой к действию. Весь цикл работы составляет величину менее 1 сек, время чувствительности ~ 1040 м/сек. Пузырьковые камеры (кроме ксеноновых) размещаются в сильных магнитных полях. Это позволяет определить импульсы заряженных частиц по измерению радиусов кривизны их траекторий.

7 П РИМЕНЕНИЕ Пузырьковые камеры, как правило, используются для регистрации актов взаимодействия частиц высоких энергий с ядрами рабочей жидкости или актов распада частиц. В первом случае рабочая жидкость исполняет роли и регистрирующей среды, и среды-мишени.

8 Х АРАКТЕРИСТИКИ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ Эффективность регистрации пузырьковой камеры различных процессов взаимодействия или распада определяется в основном её размерами. Наиболее типичный объём сотни литров, но существуют камеры гораздо большего размера, например водородная камера «Мирабель» на ускорителе Института физики высоких энергий РАН имеет объём 10 м³; водородная камера на ускорителе Национальной ускорительной лаборатории США объём 25 м³. Основное преимущество пузырьковой камеры изотропная пространственная чувствительность к регистрации частиц и высокая точность измерения их импульсов. Недостаток пузырьковой камеры слабая управляемость, необходимая для отбора нужных актов взаимодействия частиц или их распада.

9

10

11

12

13

14

15