Eine Blasenkammer ist ein Gerät, das in der Physik verwendet wird, um geladene Teilchen zu erkennen. Es wurde 1952 von Donald Glaser erfunden und erhielt daraufhin den Nobelpreis für seine Erfindung. Obwohl die Blasenkammer einst die vorherrschende Methode zur Detektion von Partikeln war, wird sie derzeit nicht häufig verwendet, hauptsächlich aufgrund einiger Nachteile, die beim Umgang mit extrem energiereichen Partikeln offensichtlich werden.
Das Prinzip der Blasenkammer und der meisten Teilchendetektoren ist recht einfach. Es kann als Analogie zum Beobachten des Himmels nach Spuren angesehen werden, die von Flugzeugen hinterlassen wurden. Auch wenn ein Jet so schnell vorbeizieht, dass Sie ihn nicht bemerken, werden Sie seine Spur für einige Zeit sehen und so den Weg rekonstruieren, den er genommen hat. Eine Blasenkammer funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip, wobei Partikel eine Blasenspur hinterlassen, die fotografiert werden kann.
Die Kammer selbst ist mit einer transparenten und instabilen Flüssigkeit gefüllt, oft mit überhitztem Wasserstoff. Die Flüssigkeit wird überhitzt, indem sie unter Druck gehalten und im Moment des Einbringens der Partikel leicht abgelassen wird. Wenn geladene Teilchen durch die Kammer wandern, bringen sie die Flüssigkeit beim Passieren zum Sieden, wodurch eine Blasenspur entsteht. Die Partikel selbst brauchen nur wenige Nanosekunden, um die Kammer zu passieren, aber die Blasen brauchen millionenfach länger, um sich auszudehnen, im Allgemeinen dauert es etwa 10 ms. In dieser Zeit können Fotos aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen werden, wodurch eine dreidimensionale Darstellung der Partikelbahn entsteht.
Die Blasen werden dann durch Druckbeaufschlagung der Kammer beseitigt und der Vorgang wird mit der nächsten Partikelcharge wiederholt. Jede Fotoserie wird in einer kurzen Zeitspanne aufgenommen, die jeweils nur wenige Sekunden dauert, aber dies ist für wissenschaftliche Standards tatsächlich ziemlich lang. Moderne Detektoren sind in der Lage, den gesamten Vorgang in Millisekunden zu erledigen, wodurch Hunderte oder Tausende von Partikelausbrüchen in wenigen Sekunden dokumentiert werden können. Moderne Detektoren erfassen Bilder auch digital, wodurch sie einfacher analysiert und gespeichert werden können.
Infolgedessen wird die Blasenkammer in der modernen Partikeldetektion selten verwendet. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Blasenkammern aufgrund ihrer relativ kleinen Größe auch nicht in der Lage sind, Kollisionen hochenergetischer Teilchen richtig zu dokumentieren, was ihren Nutzen in modernen Experimenten weiter verringert. Schließlich muss der Punkt, an dem die Flüssigkeit überhitzt wird, genau mit dem Zeitpunkt übereinstimmen, an dem die momentanen Partikel aufeinandertreffen, was bei Partikeln mit extrem kurzer Lebensdauer fast unmöglich sein kann, sie zu koordinieren.
Trotz ihrer relativen Veralterung sind die Bilder aus Blasenkammern für Lehrzwecke immer noch sehr nützlich. Da es sich um Fotografien von physischen Pfaden handelt, sind sie im Allgemeinen für Menschen viel leichter zu verstehen als komplexere Beschreibungen von Interaktionen oder andere abstrahierte Daten. Die Schüler können sich ein Bild einer Blasenspur ansehen und genau die Wechselwirkungen verschiedener Partikel sehen und sehen, wie die Partikel während ihrer Zeit in der Kammer zerfallen. Aus diesen Gründen werden Blasenkammern, obwohl sie in der Spitzenforschung nicht weit verbreitet sind, weiterhin in Universitätslabors verwendet, und historisch aufgenommene Fotografien werden oft in Lehrbüchern gesehen.