Komora Wilsona

Komora Wilsona (inaczej komora kondensacyjna, komora mgłowa) – urządzenie służące do detekcji promieniowania jonizującego poprzez obserwację śladów tworzonych przez cząstki promieniowania jonizującego.

Pozyton zaobserwowany pierwszy raz w komorze Wilsona w roku 1932

Urządzenie zostało zaprojektowane przez szkockiego fizyka Charlesa Wilsona na początku XX w. Zarejestrowane fotografie śladów cząstek elementarnych w komorze Wilsona były tak przekonującym dowodem ich istnienia, że usunęły wszelkie wątpliwości co do konkluzji Becquerela, Skłodowskiej-Curie i innych. W roku 1932 Carl David Anderson za pomocą komory Wilsona wykazał istnienie pozytonu.

W drugiej połowie XX wieku komory Wilsona zostały zastąpione przez komory pęcherzykowe.

Konstrukcja komory

Istnieją dwie odmiany komory Wilsona – komora rozprężeniowa i dyfuzyjna różniące się sposobem uzyskania pary przesyconej.

Komora rozprężeniowa

Komora rozprężeniowa składa się z cylindra wypełnionego parą wodną, zbudowanego w taki sposób, aby była możliwa szybka zmiana pojemności tej komory. Nagłe powiększenie jej objętości powoduje rozprężanie adiabatyczne gazu, które wywołuje spadek temperatury i przesycenie pary.

Komora dyfuzyjna

Komora dyfuzyjna to nowocześniejsza odmiana komory Wilsona. Prosta komora chmurowa składa się z zamkniętego środowiska, ciepłej płyty górnej i zimnej płyty dolnej. Wymaga źródła ciekłego alkoholu po ciepłej stronie komory, gdzie ciecz odparowuje, tworząc parę, która ochładza się podczas opadania przez gaz i skrapla się na zimnej płycie dolnej. W pewnym obszarze komory pary alkoholu stają się przesycone, co umożliwia ich skraplanie się na torach cząstek jonizujących.

Zasada działania

Odchylenie promieniowania jądrowego w polu magnetycznym komory Wilsona

Działanie komory mgłowej oparte jest na właściwości skraplania się cząsteczek pary nasyconej i pary przesyconej. W idealnie czystym gazie para nie ulega skropleniu pomimo uzyskania stanu nasycenia, a nawet uzyskania temperatury niższej od temperatury nasycenia. Kondensacja następuje tylko na centrach kondensacji, którymi są cząsteczki pyłów lub jony. W komorze Wilsona nie ma pyłów, dlatego skraplanie następuje tylko na jonach powstałych w wyniku jonizacji pary wzdłuż toru przelotu cząstki jonizującej. Powstałe w ten sposób krople cieczy tworzą charakterystyczne ślady i mogą być obserwowane lub fotografowane.

Umieszczenie komory w jednorodnym polu magnetycznym pozwala na łatwe rozróżnienie torów różnie naładowanych cząstek oraz umożliwia obliczenie ich pędów (a zatem również prędkości).

Linki zewnętrzne

• Schematyczne rysunki komory Wilsona. njsas.org. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-06-30)]. (opis po angielsku)
• Scientific American "How to Build the World’s Simplest Particle Detector"