Komora Wilsona

Pozyton zaobserwowany pierwszy raz w komorze Wilsona w roku 1932

Komora Wilsona (inaczej komora kondensacyjna, komora mgłowa) – urządzenie służące do detekcji promieniowania jądrowego poprzez obserwację śladów cząstek elementarnych (promieniowania jonizującego), zaprojektowane przez szkockiego fizyka Charlesa Wilsona w 1900 r. 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 udowodnił 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 roboczej powoduje rozprężanie adiabatyczne gazu, które wywołuje spadek temperatury i przesycenie pary.

Komora dyfuzyjna

Komora dyfuzyjna to nowocześniejsza odmiana komory Wilsona. W tym urządzeniu zjawisko przesycenia pary uzyskiwane jest dzięki uzyskaniu dużej różnicy temperatur między dnem a górą komory (zazwyczaj poprzez chłodzenie dna komory suchym lodem). Gaz zawarty w komorze (powietrze) nasycony jest parą, najczęściej alkoholową. Mieszanka gazowo-parowa schładza się w trakcie procesu dyfuzji w kierunku schładzanego dna, co powoduje przesycenie pary.

Zasada działania

Odchylenie promieniowania jądrowego w polu magnetycznym komory Wilsona

Działanie komory mgłowej oparte jest na właściwości skraplania się cząsteczek pary nasyconej i 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).

Zobacz też

• Detekcja promieniowania jądrowego
• CLOUD

Linki zewnętrzne

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