ヨーロッパの巨大バブルチャンバー

ビッグヨーロッパ気泡チャンバー( BEBC ) は、かつてCERNで素粒子物理学の研究に使用されていた大型の検出器です。チャンバー本体はステンレス鋼の容器で、35 立方メートルの過熱液体水素、液体重水素、またはネオン-水素混合物で満たされており^[1] 、その感度は 2 トンの可動ピストンによって制御されていました。通常の動作温度である約 27 K の液体は、約 5 標準気圧 (510 kPa) の過圧下に置かれました。チャンバー容積を横切る荷電粒子ビームと同期したピストンの膨張により、急速な圧力低下が起こり、その結果、液体は沸点に達しました^{[2] [3]} 。膨張するたびに、荷電粒子は液体を通過する際に液体の原子をイオン化し、それによって蓄積されたエネルギーによって経路に沿って沸騰が始まり、小さな気泡の跡が残りました^[4 ]。^[5]膨張するたびに、沸騰を止めるために圧力が再び上昇し、バブルチャンバーは再び新しいビーム照射サイクルの準備が整いました。

ガルガメルやBEBCのような巨大な泡箱の構想と建設は、1960年にCERNで運用が開始された30cm水素箱やその4年後に稼働を開始した2m水素箱など、より小型の泡箱の建設と運用を通じて得られたノウハウに基づいていました。^[6]

BEBCプロジェクトは1966年にCERN、フランス（サクレー）、ドイツ（DESY）によって開始され、1970年代初頭にCERNに設置されました。^[2]チャンバー本体は、ヘルムホルツ配置の2つのコイルからなる当時最大の超伝導 ソレノイド磁石に囲まれていました。磁石コイルは、銅強化ニオブ-チタン超伝導ケーブルを使用してCERNで製造されました。BEBCコイルは、チャンバーの感知容積全体に3.5 Tの強力な磁場を作成しました。 ^[7]したがって、チャンバーを通過する高速荷電粒子は磁場内で曲げられ、その運動量に関する情報を提供します。

最初の画像は1973年にBEBCが初めて陽子シンクロトロン（PS）からのビームを受け取ったときに記録されました。1977年から1984年まで、チャンバーはスーパー陽子シンクロトロン（SPS）の西エリアニュートリノビームラインと最大450 GeVのエネルギーのハドロンビームで写真を撮影しました。 ^[5] 1978年には、トラック感度ターゲット（TST）が水素と重液体バブルチャンバーの利点を組み合わせるために設置されました。^[8]水素で満たされたチャンバーでは、自由陽子との粒子の相互作用の研究が可能ですが、ガンマ線変換の効率は低いです。一方、重液体充填はガンマ線の検出に適していますが、イベントの解釈が難しくなります。^[9]外部ミューオン識別器（EMI）と外部粒子識別器（EPI）が1979年にBEBCに追加され、チャンバーから出てくるミューオンと荷電ハドロンをそれぞれ識別します。^[10]さらに、内部ピケットフェンス（IPF）を使用してバブルチェンバー内で発生するイベントのタイミング信号を取得し、バックグラウンドの抑制に役立ちました。^[11]これらの変更により、BEBCはハイブリッド検出器に変わりました。^[12]

BEBCの実験は、T225/231、T243、WA17、WA19、WA20、WA21、WA22、W24、WA25、WA26、WA27、WA28、WA30、WA31、WA32、WA47、WA51、WA52、WA59、WA66、WA73、PS180であった。^[13] 1984年に活動を終了するまでに、BEBCは22の実験に合計630万枚の写真を提供した。世界中の約50の研究所から約600人の科学者が、BEBCが作成した3000 kmのフィルムの分析に参加した。^{[6] [14]} BEBCはD中間子の発見を可能にし、ニュートリノとハドロン物理学の発展を促進し、最も豊富な物理学プログラムの1つを実行した。^{[5]現在、CERNの}ミクロコズム博物館に展示されています。

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