غرفة الفقاعات

Fermilab's disused 15 foot bubble chamber

The first tracks observed in John Wood's 1.5-inch (~3.8 cm) liquid hydrogen bubble chamber, in 1954.

غرفة الفقاعات bubble chamber هي وعاء مليء سائل شفاف ساخن (في معظم الأحيان الهيدروجين السائل) يستخدم للكشف عن الجسيمات المشحونة كهربائيا المتحركة خلاله. اخترعها دونالد جلاسر في عام 1952 ، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1960, الذي بادرته تلك الفكرة عند رؤيته فقاعات في كوب البيرة في عام 2006.

الوظيفة والإستخدام

A bubble chamber

طورت بعد ذلك حجرة الفقاعات التي يستعاض فيها عن البخار فوق المشبع بسائل فائق التسخين superheated، فإذا ما خفض الضغط المطبّق على السائل فجأة تشكلت فقاعات تنموعلى الأيونات أوالإلكترونات الموجودة. وغالباً ما يستخدم الهدروجين السائل الذي يعد التفاعل مع نوياته تفاعلاً مع بروتونات. استطاعت مثل هذه الحجرات الكشف عن مكونات الأشعة الكونية التي تحتوي على جسيمات ذات طاقة عالية وعن تفاعلاتها النووية ونواتجها من الجسيمات قصيرة العمر، دعمت بذلك ووجهت النظريات المتعلقة بالإشعاع النووي الناشط بعد حتى كان يعتمد على صفائح التصوير للكشف عنها اعتماداً كلياً.

تقدم تصميم الحجرة خطوة أخرى، من حجرة مكونة من سطحين دائريين مستويين متوازيين إلى سطح أسطواني وسلك رفيع عند محور الأسطوانة معزول عنها، يربط جميع منهما بأحد قطبي مدخرة فيجمع أحدهما الشحنات الموجبة بينما يجمع الآخر الشحنات السالبة، ويقومان، إضافة إلى ذلك، بتسريعها، مما يؤدي إلى قيامها بتأيينات إضافية في الوسط، فتتشكل نبضة كهربائية عند مخرج الدارة الكهربائية؛ يمكن باختيار مناسب للكمون المطبق ولمزيج من الغازات، مثل الأرگون والآزوت والكحول، حتى يقابل جميع نبضة جسيم وارد، ومن ثمقد يكون عدد النبضات متناسباً مع عدد الجسيمات، فيسمى عداد گايگر - موللر التناسبي. وقد يطلى السطح الداخلي للأسطوانة بمادة تتفاعل مع النترونات تفاعلاً نووياً مثل البورون فتستعمل عندها عدادات للجسيمات المعتدلة كهربائياً.

تستعمل للكشف أحياناً حجرات مملوءة بمحلول مادة تتألق إذا أثيرت نتيجة امتصاص الإشعاعات، وقد تستعمل مواد صلبة تحتوي ذرات تتألق أوتومض نتيجة التصادمات. تسمى مثل هذه الكواشف أوالعدادات عدادات وميضية أوتألقية scintillation counters، يقوم بتضخيمها ضوئياً وتعدادها أجهزة مناسبة.

ظهر أخيراً أنواع من العدادات أوالكواشف المصنعة من أنصاف النواقل المطعّمة بشوائب مناسبة لتشكل ثنائياً بلورياً diode يوصل بمدخرة وبمتممات إلكترونية للكشف عن الجسيمات والإشعاعات وتعدادها .تنتقى الحجرات والعدادات لتناسب أشعة معينة مثل أشعة گاما أوأشعة ألفا ولمجال طاقات مناسب، إذ إذا لكل منها كفاءة تختلف باختلاف النوع وباختلاف مجال الطاقة . وأصبح ممكناً باقتران الكواشف والمعالجات الإلكترونية تحديد أطياف الإشعاعات المتنوعة الصادرة عن المنابع وعن التفاعلات النووية بدقة عالية.

تنصبّ الاستعمالات الأولى للحجرات والعدادات في المؤسسات التي تتعامل مع المواد النووية مثل المسرّعات والمفاعلات والمستشفيات. لكن انتشار أجهزة الأشعة السينية وحدوث بعض الحوادث النووية التي تسببت بفاعلية إشعاعية في مناطق شاسعة،دخلت في الأغذية ومواد كثيرة جعل استعمال الحجرات والعدادات والكواشف النووية شائعاً جداً وفي مقدمتها أفلام التصوير وعدادات گايگر - موللر.