Što je mjehurić komora?

Komora s mjehurićima je uređaj koji se koristi u fizici za otkrivanje nabijenih čestica. Izumio ga je Donald Glaser 1952. godine, a potom je za njegov izum dobio Nobelovu nagradu. Iako je nekoć bio prevladavajući način detekcije čestica, mjehurasta komora se trenutno ne koristi često, velikim dijelom zbog nekih nedostataka koji postaju očiti kada se radi s česticama ekstremno visoke energije.

Princip koji stoji iza mjehuraste komore, i zapravo većine detektora čestica, prilično je jednostavan. Može se smatrati analognim promatranju neba u potrazi za tragovima koje ostavljaju avioni. Čak i ako mlaz prođe tako brzo da ne primijetite da prolazi, vidjet ćete njegov trag neko vrijeme, što će vam omogućiti da rekonstruirate put kojim je prošao. Komora s mjehurićima radi po sličnom principu, pri čemu čestice ostavljaju trag mjehurića koji se može fotografirati.

Sama komora je ispunjena nekom vrstom prozirne i nestabilne tekućine, često pregrijanog vodika. Tekućina se čini pregrijanom tako da se drži pod pritiskom i lagano se pušta u trenutku unošenja čestica. Dok nabijene čestice prolaze kroz komoru, uzrokuju ključanje tekućine dok prolaze, stvarajući trag mjehurića. Samim česticama potrebno je samo nekoliko nanosekundi da prođu kroz komoru, ali mjehurićima je potrebno milijune puta dulje da se prošire, općenito oko 10 ms. Za to vrijeme moguće je fotografirati iz različitih kutova, stvarajući trodimenzionalni prikaz putanje čestice.

Mjehurići se zatim eliminiraju pritiskom komore, a postupak se ponavlja sa sljedećom serijom čestica. Svaki set fotografija snimljen je u, kako bismo smatrali, kratkom vremenskom razdoblju, svaka zahtijeva samo nekoliko sekundi, ali to je zapravo prilično dugo prema znanstvenim standardima. Moderni detektori u stanju su obaviti cijeli postupak u milisekundama, što omogućuje dokumentiranje stotina ili tisuća praska čestica u nekoliko sekundi. Moderni detektori također snimaju slike digitalno, što ih čini lakšima za analizu i pohranu.

Kao rezultat toga, mjehurasta komora se rijetko koristi u modernoj detekciji čestica. Drugi problem je u tome što su komore s mjehurićima prilično male, one također nisu u stanju pravilno dokumentirati sudare visokoenergetskih čestica, što dodatno smanjuje njihovu korisnost u modernim eksperimentima. Konačno, točka u kojoj tekućina postaje pregrijana mora se točno podudarati s vremenom kada se trenutne čestice međusobno udaraju, što je gotovo nemoguće uskladiti s česticama koje imaju iznimno kratak vijek trajanja.

Unatoč relativnoj zastarjelosti, slike iz mjehurastih komora još uvijek su vrlo korisne u nastavne svrhe. Budući da su to fotografije fizičkih tragova, općenito ih je ljudima puno lakše razumjeti od složenijih opisa interakcija ili drugih apstrahiranih podataka. Učenici mogu pogledati sliku snimljenu traga mjehurića i vidjeti precizno interakcije različitih čestica i kako se čestice raspadaju tijekom boravka u komori. Iz tih razloga, iako se ne koriste naširoko u vrhunskim istraživanjima, mjehuraste komore i dalje koriste sveučilišne laboratorije, a fotografije snimljene povijesno često se mogu vidjeti u udžbenicima.