|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Пузырьковая камера | Пузырьковая камера (далее П) прибор для регистрации следов (треков) быстрых заряженных частиц, действие которого основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы. Изобретена Д. Глейзером (США) в 1952. Перегретая жидкость может существовать некоторое время t, после чего она вскипает. Если в интервал времени t в камеру попадет ионизирующая частица, то ее траектория будет отмечена цепочкой пузырьков пара и может быть сфотографирована. П можно представить как Вильсона камеру "наоборот" (вместо капелек жидкости в пересыщенном паре пузырьки пара в перегретой жидкости). Эта аналогия, однако, чисто внешняя, т.к. механизмы образования капель в камере Вильсона и пузырьков в П различны.
Действие П объясняется образованием на пути частицы центров кипения — зародышевых пузырьков и их ростом до размеров, превышающих критическое значение:
 (1)
Здесь rkp — критический радиус пузырька, s — поверхностное натяжение жидкости, p0 — давление насыщенного пара, ркр — критическое давление, р — давление пара в перегретой жидкости, — удельный объем жидкости, " — пара. Для образования сверхкритического пузырька необходимо выделение энергии ~ (порядка) нескольких сот эв в объеме радиусом ~ 10-6 см за время ~ 10-6 сек. Эта энергия выделяется при торможении электронов, выбиваемых из жидкости регистрируемой частицей (d-электронов). Время роста пузырьков до размеров, пригодных для фотографирования (0,1—0,3 мм), для разных П колеблется в пределах от нескольких мсек до десятков мсек.
В качестве рабочей жидкости П наиболее часто применяют жидкие и дейтерий (криогенные П), а также пропан 38, различные фреоны, Хе, смесь с пропаном (тяжеложидкостные П).
Перегрев жидкости в П достигается быстрым понижением давления от начального значения рн > p0 до значения р < p0. Понижение давления осуществляется за время ~ 5—15 мсек перемещением поршня (в жидководородных камерах, рис. 1) либо сбросом внешнего давления из объема, ограниченного гибкой мембраной (в тяжеложидкостных камерах).
Частицы впускаются в П в момент ее максимальной чувствительности. Спустя время, необходимое для достижения пузырьками достаточно больших размеров, камера освещается и следы фотографируются (стереофотосъемка с помощью 2—4 объективов). После фотографирования давление поднимается до прежней величины, пузырьки исчезают, и П снова оказывается готовой к действию. Весь цикл работы П составляет величину менее 1 сек, время чувствительности ~ 10—40 мсек.
П (кроме размещаются в сильных полях. Это позволяет определить импульсы заряженных частиц по измерению радиусов кривизны r их траекторий:
kc = 300 r/cos j. (2)
Здесь j — угол между направлением поля Н и импульсом k частицы, с — скорость света. Искажения следов в П невелики и связаны главным образом с многократным рассеянием частиц. Используя прецизионную измерительную аппаратуру, можно определять пространственное положение следов и их кривизны с большей степенью точности.
Характеристики жидкостей, наиболее часто используемых в пузырьковых камерах
Жидкости
|
Рабочие условия
|
Вероятность регистрации g-кванта с энергией 500 Мэв на длине 50 см
|
Вероятность регистрации нейтрона с энергией 1 Гэв на длине 50 см
|
давление, атм
|
темпера-
тура, ºС
|
плот-
ность, г/см3
|
Дейтерий
Пропан
|
4,7
5,2
0,3
21
26
|
—246
—240
—270
58
—19
|
0,07
0,13
0,124
0,44
2,2
|
0,046
0,055
0,053
0,36
1,00
|
0,1
0,185
0,113
0,340
0,950
|
П, 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 (рис. 2). Эффективность регистрации П различных процессов взаимодействия или распада определяется в основном размерами П Регистрация нейтральных частиц (g-квантов, нейтронов) производится по актам их взаимодействия с рабочей жидкостью (см. табл.). Наиболее распространены П с объемом в несколько сот л, но существуют П гораздо большего размера, например камера "Мирабель" на ускорителе Института физики высоких энергий АН СССР имеет объем 10 м3; камера на ускорителе Национальной ускорительной лаборатории США — объем 25 м3.
Основное преимущество П — изотропная пространственная чувствительность к регистрации частиц и высокая точность измерения их импульсов. Недостаток П — слабая управляемость, необходимая для отбора нужных актов взаимодействия частиц или их распада.
Лит.: Glaser D. A., Some effects of ionizing radiation on the formation of bubbles in liquids, "The Physical Review", 1952, v. 87, № 4; Пузырьковые камеры, М., 1963; Труды Международной конференции по аппаратуре в физике высоких энергий, т. 2, Дубна, 1971.
С. Я. Никитин.
Рис. 2. Регистрация в жидководородной камере ядерной реакции: . Антипротон , рожденный при распаде антилямбдагиперона , сталкивается с протоном p и аннигилирует в результате реакции: 2 + 2- (здесь — лямбдагиперон, - и + — пионы).
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
