תא ערפל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

תא ערפל, או לשכת וילסון הוא גלאי חלקיקים שהיה בשימוש נרחב בניסויי פיזיקת חלקיקים במהלך המאה ה-20.

עקבות של קרינה מיננת בתא ערפל

אופן פעולה[עריכת קוד מקור | עריכה]

תא ערפל מבוסס על העיקרון לפיו יונים יכולים לשמש כאתרי התגרענות לצורך התעבות של אדי מים, במיוחד אם האוויר נמצא במצב רוויית יתר. כאשר חלקיק טעון נכנס לתוך התא, הוא מיינן את אטומי האוויר שלאורך מסלולו, ויונים אלה גורמים להתעבות של אדי המים סביבם. כתוצאה מכך, "שבילים" של טיפות מים זעירות מציינים את המסלול שעבר החלקיק. אם מפעילים על החלקיק שדה מגנטי, ניתן לקבוע על-פי מסלולו את הסימן של המטען שלו ואת יחס המסה למטען שלו (ראה ספקטרוגרף-מסה).

בגרסה הראשונית שלו, תא הערפל היה מלא באדי מים וברגע המתאים התרחשה בו התרחבות אדיאבטית, אשר ציננה את האדים וגרמה להם להתעבות.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

את תא הערפל בנה הפיזיקאי הסקוטי צ'ארלס וילסון, אשר חקר את היווצרותם של עננים ותופעות אופטיות באוויר לח. לצורך מחקריו אלה הוא בנה תאים שהתבססו על התרחבות אדיאבטית שגורמת להתעבות של אדים, ותוך כדי כך הוא גילה שיונים יכולים לשמש כמרכזי התעבות. בהתבסס על כך, הוא בנה את הדגם הראשון של תא ערפל ב-1911, והמצאתו זו מיד הוכיחה את עצמה כאמצעי מחקר חשוב ואף מהפכני בפיזיקה גרעינית; וילסון קיבל עליה פרס נובל לפיזיקה ב-1927. בתא הערפל של וילסון נבדקו והוכחו קיומן ומהלכן המדויק של תגובות של אטומים עם חלקיקי-אלפא, קיום הפוזיטרון ותופעות חלקיקיות אחרות. בשל היותו המכשיר היחיד באותה תקופה שעזר לראות את החלקיקים, נקרא תא הערפל "השופט העליון של הפיזיקה הגרעינית".

עם הזמן, תא הערפל שוכלל (כך, למשל, נבנה תא ערפל אוטומטי, אשר הפעיל את עצמו כאשר מונה גייגר שהוצמד לו גילה מעבר של חלקיק), ונבנו תאים אחרים, שהתבססו על אותו עיקרון או עיקרון דומה. כך, בשנת 1936 נבנה תא הפעפוע, ובשנת 1952 - תא הבועות, שהוא גדול ויעיל יותר מתא הערפל, ואשר בסופו של דבר החליף אותו.