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EIN Nebelgefäß, ebenfalls Nebelkammer genannt, oder Wilson-Lauf, an den Erfinder, Charles Thomson Rees Wilson, ist ein wissenschaftliches Instrument, das Spuren kleiner Partikel (zum Beispiel Elektronen oder Alphateilchen) sichtbar gemacht werden. Das Nebelschiff war von großer Bedeutung für die Entwicklung der Teilchenphysik. Dank des Nebelgefäßes zum Beispiel das Studium der Compton-Effekt die von der röntgen gestreute Elektronen werden sichtbar gemacht. Auch der Positron wurde zuerst mit einem Vernebler beobachtet. Auf dem Foto rechts ist die Spur eines Positrons zu sehen, das vielleicht berühmteste Foto, das jemals mit einem Vernebler aufgenommen wurde (siehe die Erklärung unten für weitere Informationen). Im Zuge der zwanzigstes Jahrhundert die wissenschaftliche Funktion des Nebels wurde von genaueren und vielseitigeren Instrumenten wie dem Blase Fass, das Funkenkammer und schließlich die Drahtraum. Das Instrument ist bei Bastlern und als Vorführgerät in der Ausbildung immer noch beliebt, wohl vor allem wegen seiner einfachen Konstruktion.
Bedienung und Verwendung
In seiner einfachsten Form ist das Nebelgefäß ein geschlossenes Gefäß, gefüllt mit a übersättigt und unterkühlt Dampf. Wenn ein einfallendes Teilchen (z. B. ein Elektron, a myon oder ein Alphateilchen) mit der Mischung im Gefäß wechselwirkt, kann es Atome auf seinem Weg ionisieren. Das resultierende Ionen ziehen die umgebenden Dampfmoleküle an und erhöhen dadurch lokal die Dampfdichte, was unter den Bedingungen im Behälter sofort zu Kondensation des Dampfes (die Ionen wirken als kondensierende Kerne). Dadurch wird eine Nebelspur entlang der Bahn des einfallenden Teilchens sichtbar. Aus den Eigenschaften dieser Spuren können Informationen über das beobachtete Teilchen abgelesen werden. Zum Beispiel hinterlässt ein relativ schweres Alphateilchen eine dickere und geradere Spur als ein relativ leichtes Elektron. Wenn ein Magnet in der Nähe der Nebelkammer platziert wird, werden geladene Teilchen aufgrund der Lorentzkraft. Diese Ablenkung ist umso stärker, je geringer die Geschwindigkeit des Teilchens und je größer die Ladung ist. Die Richtung der Ablenkung gibt an, ob das Teilchen positiv oder negativ geladen ist.
Das Positron als Beispiel
Das gezeigte Foto des Positrons zeigt, dass es sich um ein elektronenähnliches Teilchen handelt, das jedoch bei der Richtung der Ablenkung der Bahn eine positive elektrische Ladung haben muss. Die Richtung der Strecke ist auf dem Foto von unten nach oben. Wir können dies auch an der Krümmung des Gleises erkennen; die Krümmung ist unten geringer als oben, was darauf hindeutet, dass das Teilchen von unten ankam und dann beim Durchqueren der Barriere in der Mitte (dem dicken schwarzen Streifen) einen Teil seiner Geschwindigkeit verlor.
Erfindung und Geschichte
Charles Wilson erfand den Nebel bereits 1911 (1927 gewann er den Nobelpreis für die Physik für seine Erfindung). Er benutzte das Instrument zunächst, um die Entstehung und Eigenschaften von zu studieren Wolken studieren, wie heißt der englische Nebelkammer erklärt. Doch schon bald bemerkte er die Spuren des Sturzes kosmische Strahlung. In Wilsons ursprünglichem Design, übersättigt Wasserdampf unterkühlt durch adiabatisch Erweiterung. Diese Konstruktion erlaubt es nicht, den unterkühlten Zustand dauerhaft aufrechtzuerhalten, da der Dampf nach der adiabatischen Expansion durch die Umgebung wieder aufgeheizt wird. Es heißt daher auch a gepulst Nebelgefäß. Spätere Designs halten die Unterkühlung über einen längeren Zeitraum aufrecht, sodass der Raum auch länger für Beobachtungen zur Verfügung steht. 1936 von Alexander Langsdorf entwickelt Diffusionsnebelgefäß der Boden des Gefäßes wird auf einer niedrigen Temperatur gehalten (z.B. mit Kohlendioxidschnee), während oben bei einer höheren Temperatur kontinuierlich ein Dampf zugeführt wird, der beim Heruntersteigen unterkühlt wird Diffusion oder von der Schwere. In solchen Nebeln Alkoholdampf anstelle von Wasserdampf verwendet, da Alkoholdampf schwerer ist als Himmel und weil die Phasenübergang Alkohol bei einer günstigeren Temperatur.
Der Betrieb der 1952 by Donald Arthur Glaser erfunden Blase Fass ähnelt dem des Nebels, nur dass anstelle eines unterkühlten Dampfes eine überhitzte Flüssigkeit verwendet wird, bei der ein mit der Flüssigkeit wechselwirkendes Teilchen eine Spur von Gasblasen hinterlässt. Das Blasenfass ersetzte das Nebelfass als Hauptinstrument zur Detektion von kleinen Partikeln. Die Funktion der Sprudelkammer wurde inzwischen fast überall von der Drahtraum. Auch dieses Instrument nutzt eine instabile Ausgangssituation aus, in der eine kleine Störung wie ein fliegendes Elektron eine große Wirkung haben kann.
Externe Links
- Baue dein eigenes Nebelfass[toter Link]
- Ähnliche Seite (Englisch)
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