거품 상자

1. 개요[편집]

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bubble chamber

원자 구성입자를 구하는 장치의 일종.

2. 상세[편집]

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거품 상자에는 주로 압력이 낮은 특수한 액체가 용기에 들어 있다. 과학자들은 매우 작아서 눈으로는 볼 수 없는 전자, 양성자 등의 입자를 액체를 통해 쏘아 보낸다. 이들이 상자를 지나면 비적이라는 작은 거품을 만들어 낸다. 비적은 입자가 지나간 길을 나타낸다. 비적의 사진을 분석하면 보이지 않는 입자의 질량이나 전하량 같은 성질을 알 수 있다. 거품 상자는 주로 입자가속기로 만든 입자를 연구하는 데 쓰인다.

거품 상자에 사용되는 액체는 프로판, 액체 수소, 액체 제논과 에테르이다. 거품 상자를 작동시키려면 액체가 과열되어야 한다. 액체가 과열되려면 먼저 액체가 끓지 않도록 높은 압력을 가하면서 끓는점보다 아주 높은 온도를 유지한다. 이 상태에서 압력이 급격히 감소하면 액체는 과열되고, 약간만 뒤흔들어도 끓기 시작한다.

입자가 거품 상자를 통과하면 과열된 액체 속에서 끓는 작용을 일으키기 때문에 거품 상자가 작동한다. 즉 입자들이 지나가면서 액체를 뒤흔들면 증기의 거품이 발생한다. 이 거품은 빠르게 확산하므로 세밀한 비적의 사진을 얻으려면 수천분의 1초 안에 촬영해야 한다.

거품 상자는 대개 금속으로 만드는데, 비적을 볼 수 있도록 유리창을 낸다. 거품 상자의 모양과 크기는 여러 가지이다. 원기둥처럼 생긴 것, 상자 모양인 것, 손에 쥘 수 있을 만큼 작은 것도 있으며, 380 L 이상의 액체를 담을 수 있는 큰 것도 있다. 거품 상자는 모든 면이 막혀 있으며, 공기가 들어가지 못하도록 밀봉되어 있다.

거품 상자는 1953년에 미국의 물리학자인 글레이저가 발명했으며, 글레이저는 이 업적으로 1960년에 노벨물리학상을 받았다.

루이스 앨버레즈는 글레이저의 거품 상자를 더 발전시킨 수소 거품 상자를 개발하였고, 이를 통해 고에너지 물리학 영역의 발전에 크게 기여하였다. 앨버레즈는 이 공로로 1968년 노벨물리학상을 수상하였다.