Вильсона камера. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Вильсона камера - трековый детектор частиц. Создан Ч. Вильсоном в 1912 [1]. С помощью Вильсона камеры сделан ряд открытий в ядерной физике, физике элементарных частиц. Наиб. впечатляющие из них связаны с исследованиями космических лучей: открытие широких атм. ливней (1929, [2]), позитрона (1932, [3]), обнаружение следов мюонов [4], открытие странных частиц [15]. В дальнейшем Вильсона камера была практически вытеснена пузырьковой камерой, обладающей большим быстродействием и поэтому более пригодной к работе на совр. ускорителях заряженных частиц.

В Вильсона камере следы заряж. частиц становятся видимыми благодаря конденсации пересыщенного пара на ионах, образованных заряж. частицей в газе. Возникшие на ионах капли жидкости вырастают до больших размеров, и при достаточно сильном освещении их можно сфотографировать. Пересыщение в Вильсона камере определяется отношением давления P₁ пара к давлению P₂ насыщенных паров при температуре, устанавливающейся после расширения. Величина пересыщения, необходимая для образования капель на ионах, зависит от природы пара и знака заряда иона. Так, водяной пар конденсируется преимущественно на отрицат. ионах, пары этилового спирта - на положительных. В Вильсона камере чаще используют смесь воды и спирта, в этом случае требуемое пересыщение

1,62, что является минимальным из всех возможных значений. Пересыщение достигается быстрым (почти адиабатическим) расширением смеси газа и пара.

Падение температуры в момент расширения определяется отношением

, где

, или

в зависимости от того, происходит ли расширение камеры за счёт изменения объёма от V₁ к V₂ или давления газа от р₁ к р₂ (Т₁ и T₂ - абс. температуры до и после расширения).

Для работы Вильсона камеры оптимально р от 0,1 до 2 атм; при более высоких давлениях работа затруднена необходимостью очищать камеру от капель, оставшихся после расширения. С ростом давления увеличивается также время нечувствительности (мёртвое время) Вильсона камеры. Для измерения импульсов частиц, регистрируемых в Вильсона камере, её помещают в магн. поле; для увеличения количества вещества, проходимого частицей, в Вильсона камере располагают пластины из плотного материала, оставляя между ними зазоры для наблюдения следов (треков) частиц [6-8].

Вильсона камера может использоваться в т. н. управляемом режиме, когда она приводится в действие пусковым устройством, срабатывающим при попадании в неё исследуемой частицы. В этом случае важную роль играет скорость расширения. Ширина трека х определяется выражением x=4,68

, где D - коэф. диффузии (в см²/с),- время расширения, к-рое в обычных Вильсона камер порядка неск. мкс. Полное время цикла обычной Вильсона камере

1 мин. Оно складывается из времени, нужного для медленного (очищающего) расширения, времени, необходимого для прекращения движения газа, и времени диффузии пара в газе. В качестве источников света при фотографировании треков частиц используют импульсные лампы большой мощности.

Литература по Вильсона камерам

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.