İçeriğe atla

Kabarcık odası

Kabarcık odası
Sıvı Hidrojen kabarcık odasında gözlenen ilk izler

Kabarcık odası, oda boyunca hareket eden elektriksel olarak yüklü parçacıkların tespiti için kullanılan bir parçacık algılayıcıdır. Kabarcık odaları süper ısıtılmış saydam bir sıvıyla (çoğunlukla sıvı hidrojen) doludur. Mucidine 1960'ta Nobel Fizik Ödülü kazandıran kabarcık odası 1952'de Donald A. Glaser tarafından icat edildi ve sonraki yirmi yıl boyunca parçacık fiziğinde ve özellikle de acayip parçacık araştırmalarında baskın bir rol üstlendi.[1]

Anektod olarak, Glaser'ın bir bardak bira içindeki kabarcıklardan esinlendiği iddia edilidi. Ancak Glaser 2006'daki bir konuşmasında kabarcık odası için esin kaynağının bira olmamasına rağmen, ilk prototipleri birayla doldurarak deneyler yaptığını söyleyerek bu hikâyeyi yalanladı.[2]

Günümüzde kabarcık odalarının yerini çok daha büyük enerjilerin ölçülebildiği dedektörler aldı ancak kabarcık odalarındaki izler parçacıklar arasında meydana gelen etkileşimlerin türünü belirlemede faydalıdır.[3]

İşlev ve kullanım

Kabarcık odası uygulama ve temel ilkede sis odası ile benzerdir. Ancak kabarcık odasındaki ortamın yoğunluğu gaz kullanılan sis odasındaki ortam yoğunluğundan daha yüksek olduğu için kabarcık odasının duyarlılığı daha büyüktür.[4] Normal olarak bir silindirin kaynama noktasının hemen altına kadar ısıtılan sıvı ile doldurulmasıyla yapılır. Parçacıkların odaya girmesiyle bir piston onun basıncını aniden düşürür ve sıvı süper ısıtılmış, yarı kararlı hale geçer. Yüklenen parçacıklar buharlaşan sıvı etrafında mikroskobik kabarcık formunda bir iyonizasyon izi yaratır. İz etrafındaki kabarcıkların yoğunluğu parçacıkların kaybettiği enerji ile doğru orantılıdır. Parçacık izlerinin kavisli olması için kabarcık odasının hacmi çok güçlü bir manyetik alan ile doldurulur. Kavis incelendiğinde parçacığın momentumu ve izin iyonizasyon yoğunluğu incelendiğinde de parçacığın enerjisi bulunabilir.[5]

Kabarcıklar odanın genişlediği kadar, görülebileceği veya fotoğraflanabileceği boyuta gelinceye kadar büyür. Birçok kamera oda çevresine monte edilmiştir, bu şekilde herhangi bir olayın üç boyutlu görüntüsü yakalanabilir. Fotoğraf alma işi kaynama bütün odaya yayılmadan önce yapılmalıdır.[5]

Bütün oda sabit bir manyetik alana bağlıdır. Bu manyetik alan yüklü parçacıkların, q/m oranının belirlediği yarıçapla, sarmal bir yörüngede hareket etmesini sağlar.

Dezavantajları

Kabarcık odalarının çok başarılı bir geçmişi olmasına rağmen, günümüzde çeşitli sebeplerden dolayı sınırlı sayıda yüksek-enerji deneylerinde kullanılır.

  • Özellikle birçok defa resetlenmesi, tekrarlanması ve analiz edilmesi gereken deneylerde, üç boyutlu elektronik data yerine fotoğraf çıktısına ihtiyaç duyulması, onu daha az elverişli yapar.
  • Süper ısıtma evresi, kısa ömürlü parçacıkların tayinini zorlaştıran çarpışma anlarında hazır olmalıdır.
  • Kabarcık odaları, bütün ürünlerin dedektörün içinde olması gereken yüksek enerjili çarpışmaların analizi için yeterince büyük ve kütleli değildir.

Notlar

  1. ^ https://webh09.cern.ch/teachers/archiv/HST2007/bubble_chambers/BC%20History/BubbleChamber-Steinberger.pdf[]
  2. ^ "Berkeley Lab View - July 21, 2006". 24 Aralık 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Nisan 2008. 
  3. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 25 Şubat 2005 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 14 Haziran 2009. 
  4. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 19 Ağustos 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 15 Haziran 2009. 
  5. ^ a b "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 10 Ağustos 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 15 Haziran 2009. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Elektromanyetik radyasyon</span>

Elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik ışınım, elektromanyetik dalga ya da elektromıknatıssal ışın bir vakum veya maddede kendi kendine yayılan dalgalar formunu alan bir olgudur. Elektromanyetik dalgalar, yüklü bir parçacığın ivmeli hareketi sonucu oluşan, birbirine dik elektrik ve manyetik alan bileşeni bulunan ve bu iki alanın oluşturduğu düzleme dik doğrultuda yayılan, yayılmaları için ortam gerekmeyen, boşlukta c ile yayılan enine dalgalardır. Elektromanyetik dalgalar, frekansına göre değişik tiplerde sınıflandırılmıştır. Bu tipler sırasıyla :

ATLAS deneyi, Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nde (CERN) 10 Eylül 2008'de deneyine başlanmış olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısında kurulan altı deneyden biridir. Diğerleri CMS deneyi, LHCb deneyi, LHCf deneyi Alice deneyi ve Totem deneyidir. ATLAS ve CMS genel amaçlı, LHCb b-fiziği üzerine, LHCf deneyi astroparçacıklar fiziği, Alice ağır iyon fiziği ve Totem ise toplam tesir kesiti ölçümü üzerinedir.

<span class="mw-page-title-main">Charles Wilson (fizikçi)</span> Şotland fizik, fizika üzrə Nobel mükafatı laureatı.

Charles Thomson Rees Wilson, yılları arasında yaşamış, X-ışınları, radyoaktivite ve kozmik ışın çalışmalarında kullanılmış “sis odası” buluşuyla 1927 yılında Nobel Fizik Ödülü kazanmış İskoç fizikçi ve meteorologtur.

Süperiletkenlik, süperiletken adı verilen maddelerin karakteristik bir kritik sıcaklığın (Tc) altında derecelere soğutulmasıyla ortaya çıkan, maddenin elektriksel direncinin sıfır olması ve manyetik değişim alanlarının ortadan kalkması şeklinde görülen bir fenomendir. 8 Nisan 1911 tarihinde Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes tarafından keşfedilmiştir. Ferromanyetizma ve atomik spektrumlar gibi, süperiletkenlik kuantum mekaniğine girer. Karakteristik özelliklerini Meissner efektinden alır; süperiletken, süperiletkenlik durumuna geçerken bütün manyetik alan çizgilerini içeriden dışarıya atar. Meissner efektinin görülmesi de süperiletkenliğin klasik fizik tarafından mükemmel iletkenlik olarak tasvir edilmesini olanaksız hale getirir.

<span class="mw-page-title-main">İyon</span> toplam elektron sayısının toplam proton sayısına eşit olmadığı, atoma net pozitif veya negatif elektrik yükü veren atom veya molekül

İyon ya da yerdeş, bir veya daha çok elektron kazanmış ya da yitirmiş bir atomdan oluşmuş elektrik yüklü parçacıktır. Atomlar kararsız yapılarından kurtulmak ve kararlı hale gelebilmek için elektron alırlar ya da kaybederler. Bunun için de başka bir atomla ya da kökle bağ kurarlar.

Antimadde, karşı madde veya karşıt madde, maddenin ters ikizi. Paul Dirac denklemiyle ortaya çıkarılmış ve daha sonraki gözlemlerle de varlığı doğrulanmıştır. Antimadde en basit hâliyle normal maddenin zıddıdır. Antimaddenin atomaltı parçacıkları, normal maddeye göre zıt özellikler taşımaktadır. Bu atomaltı parçacıkların elektrik yükleri, normal maddenin atomaltı parçacıklarının tam tersidir. Antimadde, Büyük Patlama'dan sonra normal maddeyle birlikte oluşmuştur; fakat sebebinin ne olduğunu bilim insanları tam anlamıyla bilemeseler de evrende oldukça nadir bulunmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Plazma</span> gaz haldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal reaksiyonun kontrollü etkileşim süreci

Plazma, gaz hâldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal tepkimenin kontrollü etkileşim sürecine verilen genel ad. Daha kolay bir tanımla; atomun elektronlardan arınmış hâlidir.

<span class="mw-page-title-main">Geiger sayacı</span> iyonlaştırıcı radyasyonu ölçen bir çeşit parçacık dedektörü

Geiger sayacı veya Geiger-Müller sayacı, iyonlaştırıcı radyasyonu tespit etmeye ve ölçmeye yarayan bir cihazdır. Cihaza adını veren Geiger–Müller tüpünün içindeki alçak-bansınçlı gaz tarafından üretilen iyonizasyonun kullanılmasıyla, alfa parçacıklarından, beta parçacıklarından veya gama ışınımlarından kaynaklanan nükleer ışımayı tespit eder. Taşınabilir ışıma (radyasyon) tetkik cihazı olarak geniş ve yaygın kullanımı nedeniyle, belki de toplumda en iyi bilinen ışıma (radyasyon) tespit cihazıdır.

<span class="mw-page-title-main">Luis Alvarez</span> Amerikalı fizikçi

Luis Walter Alvarez Amerikalı deneysel fizikçi, mucit ve 1968 yılında Nobel Fizik Ödülü kazanmış profesördür. Amerikan Fizik Dergisi “Luis Alvarez yirminci yüzyılın en başarılı ve üretici deneysel fizikçilerinden biriydi” yorumunu yaptı.

<span class="mw-page-title-main">Saçtırma biriktirme</span>

İnce film kaplamalarda, buhar kaynağı olarak, genellikle saçtırma yöntemi kullanılmaktadır. Diğer yöntemlere göre birçok avantaj sunan bu yöntemde, katı malzeme pozitif iyonlarla bombardıman edilerek, atomlar yüzeyden kopartılır. Kaplanacak olan malzeme, hızlandırılmış iyonlar gibi enerjik parçacıklarla bombardıman edilirse, saçılan atomlar substrat (alttaş) yüzeyinde film tabakası oluştururlar.

<span class="mw-page-title-main">Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık</span>

Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık, egzotik parçacıklardan oluşan karanlık madde adayıdır.

<span class="mw-page-title-main">Kozmik ışın</span> Çoğunlukla Güneş sistemi dışından kaynaklanan yüksek enerjili parçacık

Kozmik ışınlar, temelde Güneş Sistemi'nden yıldızlardan hatta uzak galaksilerden kaynaklanan, yüksek enerjili bir parçacık yağmurudur. Bu ışınlar Dünya atmosferi ile etkileştiğinde, bazen yüzeye ulaşan ikincil kozmik ışın duşlarını üretebilir. Öncelikle yüksek enerjili protonlardan ve atom çekirdeğinden oluşan bu ışınlar güneş veya güneş sistemimizin dışından kaynaklanır. Fermi Uzay Teleskobu'ndan (2013) elde edilen veriler, birincil kozmik ışınların önemli bir bölümünün yıldızların süpernova patlamalarından kaynaklandığının kanıtı olarak yorumlanmıştır.

Stern-Gerlach deneyi Alman fizikçi Otto Stern ve Walther Gerlach tarafından isimlendirilen taneciklerin sapmasının kuantum mekaniği alanında önemli bir deneydir. 1922 yılında Otto Stern ve Walther Gerlach tarafından gerçekleştirilen bu deney, genellikle parçacıkların saçınımını kullanarak kuantum mekaniğinin temel noktalarını açığa çıkarması açısından önemlidir. Bu deney elektronların ve atomların özünde kuantum özelliklerine sahip olduğunu ve ölçülürken kuantum mekaniğinin sistemi nasıl etkilediğini ispat etmek için yapılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Bulut odası</span> iyonlaştırıcı radyasyon tespiti için kullanılan bir parçacık dedektörü

Bulut odası, iyonlaştırıcı radyasyon tespiti için kullanılan bir parçacık dedektörüdür.

<span class="mw-page-title-main">Parçacık dedektörü</span>

Deneyli ve uygulamalı parçacık fiziği, nükleer fizik ve nükleer mühendislikteki, çekirdek bozunumları, kozmik ışınlar ya da parçacık hızlandırıcılarındaki çarpışmalarla üretilen yüksek enerjili parçacıkları belirlemek ve/veya izini bulmak için kullanılan aygıtlara parçacık dedektörleri veya diğer bir deyişle ışınım dedektörleri denir. Çağdaş dedektörler, belirlenen ışınım enerjisini ölçmek için kalorimetre olarak da kullanılırlar. Ayrıca parçacıkların momentum, spin, yük gibi özelliklerini ölçmek için de kullanılırlar.

<span class="mw-page-title-main">Majorana fermiyonu</span>

Majorana fermiyonu veya diğer adıyla majorana parçacığı, kendi karşıt parçacığına sahip olan fermiondur. 1937 tarihinde Ettore Majorana tarafından hipotez edilmiştir. İsimlendirme bazen fermionların kendi karşıt parçacığı olmadığını savunan Dirac fermion'a karşı olarak kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Ölçü aleti</span>

Ölçü aleti, fiziksel nicelik ölçmeye yarayan bir cihazdır. Fiziksel bilimler, kalite güvencesi ve mühendislikte kullanılan ölçme; gerçek şeylerin ve olayların, fiziksel niceliklerini elde etme ve kıyaslama etkinliğidir. Yerleşik standart nesneler ve olaylar ölçü birimleri olarak kullanılır ve ölçme işlemi; üzerinde çalışılan unsur ve bununla ilişkili ölçü birimi hakkında bir sayı verir. Ölçü aracının kullanımını tanımlayan araçlar ve formel test yöntemleri, elde edilen sayıların arasındaki ilişkilerin vasıtalarıdır.

<span class="mw-page-title-main">Kıvılcım odası</span>

Kıvılcım odası, bir parçacık detektörüdür. Bu dedektör parçacık fiziğinde yüklü parçacıkları gözlemlemek için kullanılır. Kıvılcım odası genellikle 1930 ve 1960 yılları arasında aktif olarak araştırmalarda kullanılmıştır. Bu yıllardan sonra kıvılcım odası yerini silikon detektörlere bırakmıştır. Günümüzde kıvılcım odası genellik müzelerde ve gösteri amaçlı deneylerde insanları parçacık fiziğine yakınlaştırmak için kullanılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Bruno Rossi</span> İtalyan fizikçi (1905 – 1993)

Bruno Benedetto Rossi, İtalyan deney fizikçisi. Kozmik ışın ve parçacık fiziğine önemli katkıları vardır. 1927'de Bologna Üniversitesi'nden mezun oldu. Kozmik ışınlarla ilgilendi ve elektronik tesadüf devresini icat etti. Kozmik ışın ile ilgili bir çalışmayı yönetmek için Eritre'ye gitti ve çalışmayı batıdan gelen ışınların doğudan gelenlere göre daha geniş olduğunu gösterdi.

CEBAF Büyük Kabul Spektrometresi (CLAS), Newport News, Virginia, Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan Jefferson Laboratuvarı'ndaki deneysel Hall B'de bulunan bir nükleer ve parçacık fiziği dedektörüdür. Dünyanın birçok ülkesinden 200'den fazla fizikçinin işbirliğiyle nükleer maddenin özelliklerini incelemek için kullanılır.