ბუშტუკოვანი კამერა

ბუშტუკოვანი კამერა — მოწყობილობა, რომელიც ივსება გადაცხელებული გამჭვირვალე სითხით (ყველაზე ხშირად თხევადი წყალბადით), და გამოიყენება მასში მოძრავი ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკების გამოსავლენად. კამერა გამოიგონა დონალდ გლასერმა, 1952 წელს, რისთვისაც 1960 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ფიზიკაში. გავრცელებულია მოსაზრება, რომ გლასერი შთააგონებული იყო ლუდის ჭიქაში გაჩენილი ბუშტუკების დაკვირვეით; თუმცა, 2006 წლის საუბრისას გლასერმა უარყო გამოგონების ეს ვერსია, და მისივე თქმით შთაგონება ლუდში არ უპოვია, თუმცა კი მოწყობილობის ადრეული პროტოტიპის დასამზადებლად ნამდვილად ლუდი გამოიყენა.
მიუხედავად იმისა, რომ წარსულში ბუშტუკოვან კამერებს ფართოდ იყენებდნენ, თანამედროვე მაღალი ნერეგიების ფიზიკის ექსპერიმენტულ კვლევებში ამ ტიპის მოწყობილობები თითქმის მთლიანად გამოდევნა ისეთმა მოწყობილობებმა როგორებიც არის: მავრთულოვანი კამერა, ნაპერწკალური კამერა, დრიფტ კამერა და სილიკონის დეტექტორი. ცალკე აღნიშვნის ღირსია ორი ბუშტუკოვანი კამერა: დიდი ევროპული ბუშტუკოვანი კამერა (Big European Bubble Chamber - BEBC) და გარგამელი (Gargamelle).
მოწყობა და გამოყენება
ბუშტუკოვანი კამერა ე. წ. ნისლოვანი კამერა ანუ იგივე ვილსონი კამერა მსგავსად არის მოწყობილი. მსგავსება როგორც მუშაობის პრინციპში აგრეთვე კამერის გამოყენებაშია. კამერის გასაკეთებლად ჩვეულებრივ გჭირდებათ „კამერა“ (ჭურჭელი) რომელშიც ბევრი სითხეა, თითქმის დუღილის ტემპერატურამდე, გაცხელებული. როცა ნაწილაკი ხვდება კამერაში და შესაბამისად ამ წინასწარ გამზადებულ თხევად გარემოშიც, კამერის დგუში ამოძრავდება (მოცულობის ზრდის მიმართულებით) და მკვეთრად დაწევს კამერაში არსებული სითხის წნევას. ამის შედეგად სითხე გადადის გადაცხელებულ, მეტასტაბილურ ფაზაში. კამერაში შევარდნილი დამუხტული ნაწილაკი ტოვებს იონიზაციის კვალს, რომლის გარშემოც სითხე იწყებს ორთქლად ქცევას, თავისმხრივ ეს წარმოქმნის მიკროსკოპულ ბუშტუკებს. ბუშტუკების სიმკვრივე ტრეკის გასწვრივ პროპორციულია ნაწილაკის ენერგიის დანაკარგებისა.
კამერაში დგუშის მოძრაობის კვალდაკვალ, სითხის მიერ დაკავებული მოცულობა იზრდება, შესაბამისად ბუშტებიც იზრდებიან ზომებში, პროცესს აგრძელებენ მანამ სანამ ბუშტები საკმარისად დიდები არ გახდებიან და შესაძლებელი გახდება მათი აღბეჭდვა ფოტოსურათზე. როგორც წესი, ბუშტუკოვან კამერაში მიმდინარე პროცესების დაკვირვებისთვის დამონტაჟებულია რამდენიმე ფოტოკამერა, იმისთვის რომ მოხდეს ბუშტუკების სამგანზომილებიანი სურათის აღდგენა. ბუშტუკოვანი კამერების ფოტოგადამღებ ხელსაწყოების გარჩევისუნარიანობა როგორც წესი არის რამდენიმე მიკრომეტრი (μm) .
ბუშტუკოვანი კამერის შიგთავსი (პრაქტიკაზე ეს ნიშნავს კამერა მთლიანად) უნდა იყოს მოთავსებული მაგნიტურ ველში. ამის გამო დამუხტული ნაწილაკი კამერაში მოძრაობს სპირალური ტრაექტორიით. ამ სპირალის რადიუსი განისაზღვრება ნაწილაკის მასის და მუხტის შეფარდებით, და მოძრაობის სიჩქარით. როგორც წესი ნაწილაკის მუხტი წინასწარ არის ცნობილი (ყველა ელემენტარული, დიდი სიცოცხლის ხანგძლიოვობის მქონე ნაწილაკის მუხტი მოდულით ემთხვევა ელექტრონის მუხტს), გამოდის, რომ ტრაექტორიის რადიუსი პროპორციული უნდა იყოს ნაწილაკის ენერგიის, ამიტომ სპირალური ტრეკის რადიუსის გაზომვა ადვილად მიგვიყვანს ნაწილაკის ენერგიის განსაზღვრამდე.
აღნიშვნის ღირსია ის აღმოჩენები რომელბის გაკეთდა ბუშტუკოვანი კამერის საშუალებით, მათ შორისაა:
ელექტროსუსტი ნეიტრალური დენის აღმოჩენა, Gargamelle, 1973. ამან გაამყარა ელექტროსუსტი თეორიის პოზიციები და საბოლოოდ 1983 წელს მიგვიყვანა W და Z ბოსონების აღმოჩენამდე (UA1 და UA2 ექსპერიმენტები).
ბოლო დროს ბუშტუკოვანი კამერები კვლავ დაბრუნდნენ მეცნიერებაში, ამჯერად მათი გამოყენება დაიწყეს სუსტად ურთიერთქმედი მასიური ნაწილაკების ძიებაში (ბნელი მატერიის ერთ-ერთი შესაძლო კანდიდატი). ამ ძიებისთვის ბუშტუკოვან კამერებს იყენებენ ისეთ ექსპერიმენტები, როგორებიც არის SIMPLE, COUPP, PICASSO და ახლახან, PICO.
სუსტი მხარეები
წარსულში უდიდესი წარმატების მიუხედავად, ბუშტუკოვანი კამერები უმნიშვნელოდ გამოიყენება თანამედროვე მაღალი ენერგიების ფიზიკაში, შემდეგი მიზეზების გამო:
ფოტოგრაფიული მეთოდით მონაცემების აღება მოუხერხებელია, სამგანზომილებიანი ელექტრონული მონაცემების აღებასთან შედარებით. ბუშტუკოვან კამერაში კი სწორედ ფოგორაფირებაა საჭირო. ეს განსაკუთრებით დიდი პრობლემაა ექსპერიმენტებში, რომლებიც მრავალჯერად და მრავალრიცხოვან მონაცემების ანალიზს მოითხოვს.
გადაცხელებული ფაზა ზუსტად უნდა დაემთხვას კამერაში ნაწილაკის შეჭრის მომენტს. ეს კი ართულებს ხანმოკლე სიცოცხლის ხანგძლივობის მქონე ნაწილაკების დეტექტირებას..
ბუშტუკოვანი კამერა არ არის საკმარისად დიდი და მასიური იმისათვის რომ მაღალი ენერგიის დაჯახებების ანალიზისთვის იყოს გამოყენებული. რადგანაც ზემაღალი ენერგიის ნაწილაკზე დაკვირვებისთვის კრიტიკულია, რომ მიმდინარე პროცესში წარმოქმნილი ნაწილაკი დეტექტორშივე რჩებოდნენ.
მაღალი ენერგიის ნაწილაკების ტრეკების რადიუსი ძალიან დიდი იქნება (თითქმის სწორხაზოვანი), ამიტომ მათი ენერგია-იმპულსის აღსადგენად უაღრესად ზუსტი გაზომვების ჩასატარება იქნება საჭირო.
ჩამოთვლილი მიზეზების გამო, ბუშტუკოვანი კამერა მეტწილად შეიცვალა მავრთულოვანი კამერამ, რომელიც საშუალებას იძლევა ნაწილაკების ენერგიას გაზომვასაც კი. აგრეთვე, ბუშტუკოვანი კამერის კარგ ალტერნატივას წარმოადგენს ნაპერწკალური კამერა.
რესურსები ინტერნეტში
სქოლიო
წყალბადის ტექნოლოგიები