Komora Wilsona
Komora Wilsona (inaczej komora kondensacyjna, komora mgłowa) – urządzenie służące do detekcji promieniowania jądrowego poprzez obserwację śladów cząstek elementarnych (promieniowania jonizującego), zaprojektowane przez szkockiego fizyka Charlesa Wilsona w 1900 r. Zarejestrowane fotografie śladów cząstek elementarnych w komorze Wilsona były tak przekonującym dowodem ich istnienia, że usunęły wszelkie wątpliwości co do konkluzji Becquerela, Skłodowskiej-Curie i innych. W roku 1932 Carl David Anderson za pomocą komory Wilsona udowodnił istnienie pozytonu. W drugiej połowie XX wieku komory Wilsona zostały zastąpione przez komory pęcherzykowe.
Konstrukcja komory
Istnieją dwie odmiany komory Wilsona – komora rozprężeniowa i dyfuzyjna różniące się sposobem uzyskania pary przesyconej.
Komora rozprężeniowa
Komora rozprężeniowa składa się z cylindra wypełnionego parą wodną, zbudowanego w taki sposób, aby była możliwa szybka zmiana pojemności tej komory. Nagłe powiększenie jej objętości roboczej powoduje rozprężanie adiabatyczne gazu, które wywołuje spadek temperatury i przesycenie pary.
Komora dyfuzyjna
Komora dyfuzyjna to nowocześniejsza odmiana komory Wilsona. W tym urządzeniu zjawisko przesycenia pary uzyskiwane jest dzięki uzyskaniu dużej różnicy temperatur między dnem a górą komory (zazwyczaj poprzez chłodzenie dna komory suchym lodem). Gaz zawarty w komorze (powietrze) nasycony jest parą, najczęściej alkoholową. Mieszanka gazowo-parowa schładza się w trakcie procesu dyfuzji w kierunku schładzanego dna, co powoduje przesycenie pary.
Zasada działania
Działanie komory mgłowej oparte jest na właściwości skraplania się cząsteczek pary nasyconej i przesyconej. W idealnie czystym gazie para nie ulega skropleniu pomimo uzyskania stanu nasycenia, a nawet uzyskania temperatury niższej od temperatury nasycenia. Kondensacja następuje tylko na centrach kondensacji, którymi są cząsteczki pyłów lub jony. W komorze Wilsona nie ma pyłów, dlatego skraplanie następuje tylko na jonach powstałych w wyniku jonizacji pary wzdłuż toru przelotu cząstki jonizującej. Powstałe w ten sposób krople cieczy tworzą charakterystyczne ślady i mogą być obserwowane lub fotografowane.
Umieszczenie komory w jednorodnym polu magnetycznym pozwala na łatwe rozróżnienie torów różnie naładowanych cząstek oraz umożliwia obliczenie ich pędów (a zatem również prędkości).
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- Schematyczne rysunki komory Wilsona. njsas.org. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-06-30)]. (opis po angielsku)
- amatorska komora Wilsona
- Scientific American "How to Build the World’s Simplest Particle Detector"
Media użyte na tej stronie
Cloud chamber photograph of the first positron ever observed. The thick horizontal line is a lead plate. The positron entered the cloud chamber in the lower left, was slowed down by the lead plane, and curved to the upper left. The curvature of the path is caused by an applied magnetic field that acts perpendicular to the image plane. The higher energy of the entering positron resulted in lower curvature of its path.
Original caption: A 63 million volt positron (Hρ = 2.1×105 gauss-cm) passing through a 6 mm lead plate and emerging as a 23 million volt positron (Hρ = 7.5×104 gauss-cm). The length of this latter path is at least ten times greater than the possible length of a proton path of this curvature.
Autor: Qniemiec, vector by Adam Rędzikowski, Licencja: CC BY-SA 4.0
Deflection of nuclear radiation in a magnetic field