Boblekammer. Til venstre skisse av et 3,5 m-hydrogenboblekammer. På toppen er plassert fire kameraer som «ser» inn i kammeret gjennom «fiskeøyevinduer». Strålen av ioniserende partikler kommer inn fra høyre midt i kammeret. Nederst er ekspansjonssystemet, og omkring ligger en superledende strømspole som gir et magnetfelt på opptil 3,5 tesla gjennom kammeret. Det hele står i et rom av jern, som hindrer det kraftige magnetfeltet i å spre seg.

KF-bok. Begrenset gjenbruk

– Til høyre boblekammerbilde. En protonstråle med energi på 19 GeV (giga-elektronvolt) kommer inn nedenfra og passerer stort sett uhindret gjennom et hydrogenfylt boblekammer. Midt på bildet deler et spor seg i to. Her har et proton støtt mot et hydrogenatom og produsert et pi-meson som går ut mot venstre, og som så går i en stor bue tvers over kammeret, stoppes og sender ut et myon. Dette beveger seg et kort stykke før det desintegrerer i et positron som beveger seg bortover langs en skruelinje. Like over det sted pi-mesonet ble dannet, begynner to spor som går fra hverandre som en V. Sporenes retning viser at disse skyldes en nøytral partikkel, en såkalt v-partikkel, som ble produsert sammen med pi-mesonet og som nå har desintegrert i et proton og et meson. Nederst på bildet sees en pardanningsprosess, hvor et gammakvant går over til et elektron-positronpar.

KF-bok. Begrenset gjenbruk

Boblekammer er et apparat som brukes for å registrere spor etter ioniserende partikler med stor energi. Det ble oppfunnet i 1952 av amerikaneren Donald Arthur Glaser, som fikk Nobelprisen i fysikk i 1960 for denne oppfinnelsen.

Boblekammeret har i sin virkemåte stor likhet med det noe eldre tåkekammeret. I et tåkekammer kondenseres underkjølt gass langs banene til ioniserende partikler fordi de ionene som dannes når partikkelen passerer, virker som kondensasjonskjerner. I boblekammeret danner det seg dampblærer langs banene til partikler som går gjennom overopphetet væske, fordi ionene virker som sentrer for bobledannelsen.

Boblekammeret er et tykkvegget kammer, beregnet på å tåle innvendig trykk på 5–10 atm. Veggene er delvis laget av glass, slik at kammeret er gjennomsiktig. Kammeret fylles med væske og oppvarmes under trykk til en temperatur nær væskens kokepunkt. Ved en plutselig ekspansjon økes kammerets volum 1–2 %. Derved synker trykket, og væskens kokepunkt, som er trykkavhengig, reduseres og blir liggende langt under temperaturen i væsken. Væsken er blitt overopphetet. Hvis det nylig har passert en ioniserende partikkel, dannes ioner langs partikkelens bane, og det oppstår bobler som danner spor etter partikkelen.

Væsken som nyttes, må ha lav overflatespenning og sterkt trykkavhengig kokepunkt. Flytende hydrogen, edelgasser og en del organiske væsker egner seg godt. Brukes hydrogen eller andre gasser, må man hele tiden holde kammeret ved så lav temperatur at gassen kondenseres.

Ofte plasseres kammeret mellom polskoene på en magnet, slik at partikkelbanene blir krummet. Ved å måle banens krumning kan man bestemme partikkelens bevegelsesmengde. For å få sterke magnetfelt, bruker man til dels superledende magneter, og til dette trenger man svært lave temperaturer.

Umiddelbart etter ekspansjonen fotograferes kammeret fra forskjellige retninger. Ut fra fotografiene kan sporene rekonstrueres, og man får et fullstendig bilde av de begivenhetene som har funnet sted. Fordi man ofte er på jakt etter begivenheter som inntreffer ytterst sjelden, bruker man store kamre og tar tallrike eksponeringer. Arbeidet med å undersøke bildene blir derfor enormt. For å overkomme dette arbeidet, foretar man undersøkelsen av bildene automatisk, idet man nytter fotoelektriske celler og datamaskiner som er programmert for å kunne gjenkjenne begivenheter etter spesielle kriterier. Anlegg av denne typen finnes ved universitetene i Bergen og Oslo. De brukes for å studere boblekammerbilder som er eksponert ved protonakseleratorene til CERN.

Av store boblekammere som er i bruk, kan nevnes et sylindrisk kammer med diameter på 3,5 m, ved CERNs protonsynkrotron i Genève, og et sfærisk kammer med diameter 4,5 m ved 300 GeV protonakseleratoren ved Fermi-lab i Batavia, Illinois. Begge er hydrogenfylte og har et aktivt volum på ca. 30 m3.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.