Le fonctionnement d’une chambre à bulles est cyclique ; sa période est de l’ordre de la seconde, et il comprend successivement :
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La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 5
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— une phase de chauffage du liquide jusqu’à dépasser le point d’ébullition, en maintenant une pression supérieure à la pression de vapeur saturante ;
— une phase de diminution rapide de la pression, durant laquelle le liquide est surchauffé, ce qui permet l’apparition de bulles à l’emplacement des ions ;
— une phase de compression intervenant assez vite pour éviter l’ébullition généralisée.
Le champ magnétique est assuré par des électro-aimants dont l’importance est comparable à ceux d’un cyclotron ou, mieux encore, par des bobinages supraconducteurs.
Le dépouillement des clichés obtenus en photographiant les trajectoires au moment de la formation des bulles est accompli à l’aide de systèmes de lecture très automatisés et dont la complexité est à la mesure des centaines de milliers ou des millions de clichés qu’il faut analyser dans une seule expérience.
Pour l’étude des particules de
très grande énergie, on est amené à construire des chambres de très grandes dimensions, ayant une dizaine de mètres cubes de volume utile.
Parmi les chambres à bulles à liquides légers (hydrogène, deutérium, hélium), qui sont des cibles simples pour l’étude des particules, mais qui exigent toutes les ressources de la
cryogénie, citons la chambre à bulles à hydrogène liquide « Mirabelle », construite en France, d’une hauteur totale de 15 m et pesant 2 000 t.
Parmi les chambres à bulles à liquides lourds (propane, néon, xénon, etc.), la chambre à bulles « Garga-melle », construite en France, est prévue pour un remplissage au fréon (CF3Br) ou au propane.
Chambres à décharge
dans les gaz
Chambre à étincelles
La trajectoire d’une particule est ici rendue visible par l’apparition d’étincelles, à l’emplacement où la particule a créé des ions dans le gaz de remplissage (un gaz rare), sous l’action d’un fort champ électrique. À cet effet, l’indication de passage de la particule étant donnée par des compteurs, on applique alors pendant une fraction de microseconde une impulsion de haute tension entre des électrodes.
Une chambre présentant la finesse d’analyse de la chambre à bulles et acceptant, comme cette dernière, un remplissage en hydrogène servant de cible aux particules est la nouvelle chambre à dards (à streamers), due à P. Rice-Evans (1969). Ici, la décharge se développant une dizaine de fois plus vite que l’avalanche produite par l’ionisation initiale fait apparaître des « dards » parallèlement au champ électrique. On observe ainsi des points lumineux dans un plan perpendiculaire au champ électrique.
Mais le repérage des traces dans les chambres à étincelles ne s’effectue pas seulement par des méthodes visuelles (photographiques). Ces appareils se prêtent aussi à des méthodes automatiques de codage des coordonnées des points des trajectoires. On fait appel :
— à l’utilisation de tubes à images ;
— à la détection du bruit de l’étincelle (chambres soniques) ;
— au quadrillage de l’espace de la chambre par un jeu de fils qui constituent les électrodes.
La chambre à étincelles à fils a été découverte au Cern par F. Krienen (1961). Ici, il s’agit de détecter sur les fils l’emplacement où s’est produite une étincelle. Deux méthodes principales ont d’abord été employées pour localiser l’impulsion électrique induite sur des fils :
— l’impulsion est détectée dans une mémoire à tores de ferrites ;
— l’impulsion est détectée par magné-
tostriction dans un fil spécial croisant les fils-électrodes, système économiquement avantageux pour les chambres géantes.
Chambre proportionnelle
multifils
Un progrès décisif a été accompli en 1968 au Cern par G. Charpak, qui, en amplifiant et en traitant indépendamment les signaux pour chaque fil, a réussi à mettre au point les chambres proportionnelles multifils, dont l’an-cêtre est le compteur* proportionnel.
Ces dernières, limitées par deux grandes électrodes planes, offrent sur les chambres à fils à étincelles une série d’avantages :
— suppression de la pulsation appliquée au potentiel (on peut détecter à tout moment, et le nombre de particules enregistrées simultanément n’est limité que par le nombre de fils) ;
— temps mort inférieur à un dixième de microseconde pour un même fil (d’où un très grand accroissement du taux de comptage accepté) ;
— faible temps de résolution grâce à la faible distance entre fils ;
— insensibilité aux effets perturba-teurs du champ magnétique.
Permettant l’analyse d’événements aussi complexes que l’autorisaient les chambres à visualisation optique, les chambres multifils distinguent les particules d’énergies nettement différentes grâce à leur caractère proportionnel.
Les progrès effectués récemment
pour réduire la distance entre fils et pour abaisser le prix des dispositifs électroniques de traitement attachés à chaque fil grâce aux « circuits inté-
grés » et grâce à un choix judicieux du mélange gazeux de remplissage laissent à penser que ces chambres vont, dans un proche avenir, atteindre des dimensions énormes.
F. N.
Quelques biographies
Donald Arthur Glaser, physicien amé-
ricain (Cleveland 1926). En 1952, il a eu l’idée d’utiliser un liquide en état de surchauffe comme détecteur de particules ionisantes. Cette invention de la
« chambre à bulles » lui a valu le prix Nobel de physique pour 1960.
Cecil Frank Powell, physicien anglais (Tonbridge 1903 - près de Milan 1969).
Spécialiste des noyaux atomiques et des rayons cosmiques, il a imaginé l’emploi de l’émulsion photographique pour l’étude des réactions nucléaires, procédé qui, en 1947, lui a permis de découvrir deux types de mésons. Prix Nobel de physique en 1950.
Charles Thomson Rees Wilson, physicien écossais (Glencorse 1869 -
Carlops 1959). Ses recherches sur les noyaux de condensation, les ions, les rayons X et gamma, le rayonnement cosmique l’ont mené en 1912 à l’invention de la chambre humide à condensation qui porte son nom. Il a partagé le prix Nobel de physique avec A. H. Compton en 1927.
Chameau
Ruminant utilisé comme bête de bât et de selle dans les régions arides d’Asie et d’Afrique.
Caractères généraux
Le genre Chameau (Camelus) com-
prend deux espèces : le Chameau à une bosse, ou Dromadaire, et le Chameau de la Bactriane, à deux bosses, strictement asiatique.
Ce sont de grands Ruminants, qui, avec les Lamas, forment la famille des Camélidés. Ils sont digitigrades et sont
encore appelés tylopodes.
Ils diffèrent des Ruminants
onguligrades :
— par une ou deux bosses dorsales surmontant le corps ;
— par l’absence de cornes ;
— par la simplicité de leur estomac (absence de feuillet) ;
— par la présence de canines supé-
rieures et inférieures bien développées et de deux incisives à la mâchoire supé-
rieure ; leur formule dentaire est donc
— par la présence, au bout de leurs pattes, de doigts pourvus de coussinets plantaires élastiques presque confondus et recouverts d’une sole calleuse leur permettant une marche facile sur les terrains sablonneux et caillouteux des déserts ;
— par leurs globules rouges, qui sont plats et de forme elliptique.
Le Dromadaire
C’est un grand animal de 2,10 m de haut au garrot. Son unique bosse, qui est une réserve de graisse et dont le volume dépend des conditions d’entretien, lui donne une stature imposante.