버블 챔버

버블 챔버는 과열된 투명한 액체(대부분 액체 수소)로 채워진 용기이며, 이를 통해 이동하는 전하를 띤 입자를 감지하는 데 사용됩니다.그것은 1952년 도널드 A에 의해 발명되었다. 1960년 노벨 ^[2]물리학상을 받은 글레이저.^[1]아마도 글레이저는 맥주 한 잔에 있는 거품에 의해 영감을 얻었을 것이다; 그러나 2006년 한 강연에서 그는 맥주가 거품실에 영감을 준 것은 아니지만, 초기 ^[3]프로토타입을 채우기 위해 맥주를 사용한 실험을 했다고 말했지만, 이 이야기를 반박했다.

과거에는 버블 챔버가 널리 사용되었지만 현재는 와이어 챔버, 스파크 챔버, 드리프트 챔버 및 실리콘 검출기로 대체되었습니다.주목할 만한 버블 챔버로는 빅 유럽 버블 챔버(BEBC)와 가가멜이 있다.

기능과 용도

버블 챔버는 응용 및 기본 원리 모두에서 구름 챔버와 유사합니다.그것은 보통 끓는점 바로 아래까지 가열된 액체로 큰 실린더를 채움으로써 만들어진다.입자가 챔버에 들어오면 피스톤은 갑자기 압력을 감소시키고 액체는 과열된 준안정 단계로 들어갑니다.하전된 입자는 이온화 트랙을 형성하고, 그 주변에서 액체가 증발하여 미세한 기포를 형성합니다.트랙 주위의 기포 밀도는 입자의 에너지 손실에 비례합니다.

거품은 방이 팽창함에 따라 보이거나 사진 촬영할 수 있을 정도로 커질 때까지 크기가 커집니다.그 주변에는 여러 대의 카메라가 설치되어 있어 사건의 3차원 이미지를 캡처할 수 있다.분해능이 수 마이크로미터(μm) 이하인 버블 챔버가 작동되었습니다.

챔버 전체를 일정한 자기장에 노출시키는 것이 종종 유용합니다.그것은 로렌츠 힘을 통해 하전 입자에 작용하고 입자의 전하 대 질량 비율과 속도에 의해 결정되는 반지름을 가진 나선 경로를 이동하게 합니다.모든 알려진, 대전된, 장수명 아원자 입자의 전하 크기는 전자와 같기 때문에, 그들의 곡률 반경은 운동량에 비례해야 합니다.따라서 입자의 곡률반경을 측정함으로써 운동량을 결정할 수 있다.

주목할 만한 발견

버블 챔버에 의한 주목할 만한 발견은 1973년 ^[4]가가멜에서 약한 중성 전류의 발견을 포함하며, 이는 전기 약 이론의 건전성을 확립하고 1983년 (UA1과 UA2 실험에서) W와 Z 보손의 발견으로 이어졌다.최근 버블 챔버는 SIMPLE, COPP, PICACO에서 약하게 상호작용하는 매시브 파티클(WIMP)에 대한 연구에 사용되었으며 최근에는 PICO에 ^[5][6][7]사용되었습니다.

결점

버블 챔버는 과거에 매우 성공적이었지만, 다양한 이유로 인해 현대의 매우 고에너지 실험에서 제한적으로 사용된다.

• 특히 여러 번 재설정, 반복 및 분석해야 하는 실험에서 3차원 전자 데이터보다 사진 판독이 더 편리하지 않습니다.
• 과열상은 충돌의 정확한 순간에 준비되어야 하며, 이는 단수명 입자의 탐지를 복잡하게 한다.
• 버블 챔버는 모든 제품이 검출기 내부에 포함되어야 하는 고에너지 충돌을 분석할 수 있을 만큼 크지도 크지도 않다.
• 고에너지 입자는 경로 반경이 너무 커서 비교적 작은 챔버에서 정확하게 측정할 수 없기 때문에 운동량의 정확한 추정을 방해할 수 있다.

이러한 문제로 인해 버블 챔버는 입자 에너지를 동시에 측정할 수 있는 와이어 챔버로 대체되었습니다.또 다른 대안 기술은 스파크 챔버입니다.

예

• 30cm 버블 챔버(CERN)
• 81cm Saclay 버블 챔버
• 2m 버블 챔버(CERN)
• 베른 인피니티시멀
• 액체 수소 기포 챔버가 있는 입자 가속기 베바트론
• 큰 유럽 버블 챔버
• 홀로그래픽 렉산 버블 챔버
• Gargamelle은 1970년부터 1979년 사이에 CERN에서 작동한 무거운 액체 거품 챔버입니다.
• 렉산 버블 챔버
• PICO, 암흑물질을 찾는 액체 프레온 버블 챔버

레퍼런스

외부 링크

• Wikimedia Commons의 버블 챔버 관련 미디어
• "A step-by-step tutorial on how to read bubble chamber pictures". CERN. Archived from the original on 7 March 2012.