Una cámara de burbujas es un recipiente lleno de un líquido transparente sobrecalentado (generalmente hidrógeno líquido ) que se utiliza para detectar partículas cargadas eléctricamente que se mueven a través de él. Fue inventado en 1952 por Donald A. Glaser , [1] por lo que recibió el Premio Nobel de Física en 1960 . [2] Supuestamente, Glaser se inspiró en las burbujas de un vaso de cerveza ; sin embargo, en una charla de 2006, refutó esta historia, aunque dijo que si bien la cerveza no fue la inspiración para la cámara de burbujas, hizo experimentos usando cerveza para llenar los primeros prototipos . [3]
Si bien las cámaras de burbujas se utilizaron ampliamente en el pasado, ahora han sido reemplazadas en su mayoría por cámaras de alambre , cámaras de chispas , cámaras de deriva y detectores de silicio . Las cámaras de burbujas notables incluyen la Gran Cámara de Burbujas Europea (BEBC) y Gargamelle .
La cámara de burbujas es similar a una cámara de niebla , tanto en su aplicación como en su principio básico. Normalmente se elabora llenando un cilindro grande con un líquido calentado justo por debajo de su punto de ebullición . A medida que las partículas entran en la cámara, un pistón disminuye repentinamente su presión y el líquido entra en una fase metaestable sobrecalentada. Las partículas cargadas crean una pista de ionización, alrededor de la cual el líquido se vaporiza formando burbujas microscópicas . La densidad de las burbujas alrededor de una pista es proporcional a la pérdida de energía de una partícula.
Las burbujas aumentan de tamaño a medida que la cámara se expande, hasta que son lo suficientemente grandes como para ser vistas o fotografiadas. A su alrededor se montan varias cámaras que permiten capturar una imagen tridimensional de un evento. Se han utilizado cámaras de burbujas con resoluciones de hasta unos pocos micrómetros (μm) .
A menudo resulta útil someter toda la cámara a un campo magnético constante. Actúa sobre partículas cargadas a través de la fuerza de Lorentz y hace que viajen en trayectorias helicoidales cuyos radios están determinados por las relaciones carga-masa de las partículas y sus velocidades. Debido a que la magnitud de la carga de todas las partículas subatómicas conocidas, cargadas y de larga vida es la misma que la de un electrón , su radio de curvatura debe ser proporcional a su momento . Por tanto, midiendo el radio de curvatura de una partícula, se puede determinar su momento.
Los descubrimientos notables realizados por la cámara de burbujas incluyen el descubrimiento de corrientes neutras débiles en Gargamelle en 1973, [4] que estableció la solidez de la teoría electrodébil y condujo al descubrimiento de los bosones W y Z en 1983 (en los experimentos UA1 y UA2 ). . Recientemente, las cámaras de burbujas se han utilizado en investigaciones sobre partículas masivas que interactúan débilmente (WIMP) , en SIMPLE, COUPP , PICASSO y, más recientemente, PICO . [5] [6] [7]
Aunque las cámaras de burbujas tuvieron mucho éxito en el pasado, su uso es limitado en experimentos modernos de muy alta energía por diversas razones:
Debido a estos problemas, las cámaras de burbujas han sido reemplazadas en gran medida por cámaras de alambre , que permiten medir la energía de las partículas al mismo tiempo. Otra técnica alternativa es la cámara de chispas .
