Así funcionan las cámaras de burbuja, el gran detector de los años 70 que anticipó los aceleradores de partículas

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Así funcionan las cámaras de burbuja, el gran detector de los años 70 que anticipó los aceleradores de partículas

La búsqueda de partículas subatómicas existía desde previamente de los gigantes aceleradores de partículas del CERN. Invisibles a través del microscopio, los físicos han tenido que ingeniárselas para delegación detectarlas y ver su trayectoria. En 1952, Donald A. Glaser inventó la alcoba de burbujas, semejante a la de niebla inconveniente adonde las partículas dejaban un rastro de burbujas en un líquido ardiendo a acierto de hervir.

Así funcionan las cámaras de burbuja, la antesala de los aceleradores de partículas y el planeta digital. La desacuerdo entre unos y otros es abismal. Lo que actualidad en aniversario el Large Hadron Collider es capaz de capturar en carencia de 2 horas, equivale a lo que a lo largo de 11 años se generó en el Big European Bubble Chamber (BEBC), la primera alcoba de burbujas del CERN que inició su andadura en 1973.

Con la tecnología actual es relativamente factible manejar esa gran cuantía de datos, inconveniente los 6,3 millones de imágenes de la alcoba de burbujas permitieron entre otros descubrimientos constatar la existencia de la acento nuclear débil. Un hallazgo logrado reconocimiento a estas peculiares cámaras de detección de partículas subatómicas.

Camara De Burbujas Fermilab La alcoba de burbujas del Fermilab y sus 4,6 metros, inaugurada en 1973. Imagen: Fermilab

El máquina de la alcoba de burbujas se cimenta en la concordancia del acierto de ebullición con la adhesión presión. Cuando la presión encima el líquido se reduce repentinamente, el líquido se sobrecalienta y las partículas que pasan a través del líquido dejan un rastro de burbujas que puede ser seguido por los científicos.

El labor de los físicos se basa en fotografiar y analizar con precisión los trazados de las partículas de adhesión velocidad. La clave de estas cámaras de burbuja es que la densidad del mitad líquido es adhesión y por aciertoacostumbra haber mas abultado opción de colisión. Durante los años 60, estas cámaras de burbujas fueron tan útiles para la física nuclear tan lo aire actualidad en aniversario los aceleradores de partículas.

La física detrás de las cámaras de burbuja

Rayos Camara Burbuja Analizando el trazado de las partículas detectadas en una alcoba de burbujas. Imagen: CERN Library

La leyenda explicaba que Donald Glaser tuvo la inspiración de las cámaras de burbuja en la cerveza, inconveniente lo indiscutible es que el acreditado Premio Nobel de Física de 1960 desmintió a lo largo de una charla la historia, matizando eso sí que en algún acierto llegó a usar cerveza tan líquido para calentar. El experimento no funcionó, pues necesitaba un líquido con una baja tensión superficial para que aparecieran las burbujas. Inicialmente se utilizaron tubos de ensaño, inconveniente velozmente fueron incrementando su dimensión y apostando por elementos tan hidrógeno líquido.

Las partículas con recarga eléctrica crean una pista de ionización. Alrededor de este paso, el líquido se vaporiza y apariencia pequeñas burbujas microscópicas. La idea es que la densidad de burbujas rodeando de cada trazado es proporcional a la pérdida de energía de la partícula. Un referencia que nos servirá para conocer detalles encima esta.

Camara Burbujas Color Huellas dejadas por partículas subatómicas en una alcoba de burbujas. Imagen: CERN

A esto tenemos sumarle que toda la alcoba está sujeta a un campo magnético constante, que hará que las partículas cargadas viajen en una trayectoria helicoidal, cuyo radio proviene determinado por la celeridad y la concordancia carga-masa. Es decir, en cometido de la curvatura que tengamos en la representación podremos determinar las cualidades físicas de la partícula.

A ley que la alcoba se expande, las burbujas aumentan de tamaño, lo que favorece su visión y la opción de ser fotografiadas. Precisamente en la alcoba de burbujas hay situadas una abanico de cámaras que permiten capturar una representación tridimensional.

Neutrino La alcoba de burbujas permitió reafirmar la existencia de la acento nuclear débil. Imagen: Gargamelle/CERN

Entre los descubrimientos mas importantes de las cámaras de burbuja hallamos desde la corriente neutral débil con neutrinos, origen de la teoría de la acento nuclear débil y el descubrimiento de los bosones W y Z, inclusive actuales experimentos en la búsqueda de partículas masivas de interactividad débil, las llamados WIMP.

BEBC y Gargamelle: las máquinas del CERN en los 70

Big European Bubble Chamber Big European Bubble Chamber, fabricado en 1966 por el CERN. Imagen: Wikimedia

Las primeras cámaras de burbuja eran demasiado pequeñas, inconveniente al acercarse los años 80 empezaron a contener inclusive 20 metros cúbicos de líquido. En íntegramente el planeta se construyeron mas de cien de estas cámaras burbuja, adonde pese a usar grandes imanes superconductores, su precio era unos cuantos órdenes de magnitud inferior al de los aceleradores de partículas.

Algunas de las cámaras mas reconocidas aire la del CERN de hidrógeno, con únicamente 30 centímetros; la cámara de Saclay, con 81 centímetros; la de dos metros del CERN y al fín el BEBC (‘Big European Bubble Chamber’), fabricado a principios de los años 70, con un diámetro de 3,7 metros y siendo 1 de los proyectos mas importantes de la época en el campo de la física de altas energías.

Bubble Camara El Big European Bubble Chamber fue equipado en los años 70 con el mas abultado imán superconductor de la época. Imagen: CERN Courier

El BEBC era una gran vasija de acero inoxidable, con 4 metros de altura y 35 metros cúbicos de líquido (hidrógeno, deuterio o una combinación de neón e hidrógeno). Con un muy abultado pistón de 2 toneladas se regulaba la sensibilidad. En 1973, tras construir el imán superconductor mas abultado de la era (3,5 toneladas) se registraron las primeras imágenes. En 1977, la alcoba de burbujas fue expuesta a rayos de neutrinos con energías de inclusive 450 GeV.

Otra de las cámaras de burbujas mas importantes fue Gargamelle, además fabricada en el CERN y dirigida a detectar neutrinos. Con 4,8 metros de largor y 2 metros de diámetro, era ligeramente mas pequeño que el BEBC. En su interior se utilizaban 12 metros cúbicos de freón líquido pesado (CF3Br). Gracias a este experimento, entre 1972 y 1974 se obtuvieron evidencias de la existencia de los quarks, una de las partículas constituyentes de los protones y neutrones.

El mas abultado de todos se construyó en el Fermilab (‘Fermi National Accelerator Laboratory’), en Illinois. Con unos 15 pies (unos 4,6 metros) de diámetro, está considerada la alcoba de burbujas mas abultado de todos los tiempos, previamente de entregar paso a distinto persona de construcciones. En su momento, se consideró fabricar una alcoba de 25 pies (unos 7,6 metros), inconveniente debido, entre otros aspectos, a dudas técnicas con el neón que iban a usar no se llevó a cabo.

Tecnicos Cern Técnicos del CERN en el interior de la alcoba de burbujas Gargamelle, en los años 70. Imagen: CERN Library

La construcción de estas cámaras de burbujas tuvo una importante repercusión en la reconstrucción del estudio de la física en Europa luego de la Segunda Guerra Mundial. Al nocivo que en los años posteriores, adonde el CERN se estableció en Ginebra y los proyectos ocupaban cada ocasión más, las cámaras de burbuja aún podían ser fácilmente transportadas.

Las cámaras de burbujas se consideran uno de los ingredientes clave para el éxito del CERN. Fue esta simbiosis entre el CERN y la agrupación de laboratorios lo que impulsó la colaboración entre investigadores y sentó las bases de la cooperación internacional que luego ha resultado 1 de los pilares de proyectos tan los grandes aceleradores de partículas.

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La noticia Así funcionan las cámaras de burbuja, el gran detector de los años 70 que anticipó los aceleradores de partículas fue publicada originalmente en Xataka por Enrique Pérez .

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