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高山乳胶室(西藏甘巴拉山)

emulsion chamber

  进行高能物理实验的重要探测器。基本构造是在一层层铅板(或铁板)之间夹入感光层。即铅板与感光层交替叠合组成。感光层是由在一种特殊的袋中,放入不同感光度的X 射线软片和乳胶片,之后采用真空密封而成。

  当高能γ射线(或电子)进入乳胶室时,在铅板中发生电磁级联簇射,并迅速发展。这种簇射通过感光层时在X 射线片上形成了不同的黑斑。在相应各黑斑位置的乳胶片上,形成一束簇射电子径迹。电子径迹的分布密度是簇射的能量、穿过物质层(铅)的深度的函数,亦即数出各感光层中电子的径迹密度,就能知道簇射的能量。测量簇射在各层中的位置,就可知道簇射所来自的方向。在实际测量中,先作出X 射线片的黑度与电子密度的关系曲线,之后只要测量X 射线片上黑斑的黑度与位置,就可得到簇射的能量与方向。

  乳胶室和核乳胶的分辨本领一样高,而观测方法比核乳胶叠迅速而简便。原则上可观测任何TeV(1012eV)能量以上的簇射。强子在乳胶室中发生作用而形成的喷注也可观测。由于构造简单,可以迅速建成大面积乳胶室。

  最早的乳胶室是1952年美国M.F.卡普隆等用铜板制成的(气球乳胶室)。由于底片必须借助显微镜观测。故测量速度很慢。1957年日本西村纯采用放有 X射线片的乳胶室,可不借助仪器而用眼直接观测底片,速度提高3000倍。1968年后普遍采用显徽密度计测量簇射黑斑黑度的方法确定能量,乳胶室的规模也扩展到几百平方米的大小。至今有用气球、飞机运载的小型精密乳胶室,以寻找新粒子、观测初级宇宙线成分为主要目的。在地下有观测μ子的μ子乳胶室。也有同其他仪器配合,在加速器上应用的精密乳胶室。而更为广泛的应用是在高山上建造的高山乳胶室。主要观测宇宙线超高能核作用的有关现象,如γ射线族、强子族的性质;双芯、多芯等族的大横动量现象;某些奇异的超高能现象。世界上主要高山乳胶室基地有: 中国的甘巴拉山(高度5500米)乳胶室(见彩图),日本的富士山(高度3760米) 乳胶室,苏联的帕米尔(高度 4370米)乳胶室,日本与巴西在玻利维亚合作的恰卡儿塔亚山(高度5200米)乳胶室。

  由于乳胶室控测能区高、观察细微,用在宇宙线超高能核作用的研究中,对预言加速器能量尚未达到的能区中的情况,是非常有效的。

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