multiwire chamber

จอร์จ ชาร์พาค

multiwire chamber

         เมื่อเข้าสู่ศตวรรษที่ 20 ความก้าวหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์ได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำ
วันซึ่งรวมถึงเครื่องตรวจจับอนุภาคด้วยเหมือนกันในช่วงปี ค.ศ. 1960 ถึงปี ค.ศ. 1969 จอร์จ ชาร์พาค( Georges Charpak) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ได้ประดิษฐ์เครื่องตรวจจับอนุภาค
ชนิดใหม่ที่มีชื่อว่า มัลติวายร์ เชมเบอร์ (multiwire chamber) โดย อาศัยการทำให้อิเล็กตรอน
กับโพสิตรอนพุ่งชนกัน เพื่อสังเกตอนุภาคใหม่ที่เกิดขึ้น โดยภายในห้องจะมีสายไฟที่เป็นขั้ว
แอโนด(ขั้วบวก)ขนานกันจำนวนมาก ห่างกันไม่กี่มิลลิเมตร มีแผ่นตัวนำที่เป็นขั้วแคโทด(ขั้วลบ)
ขนาบด้านบนและด้านล่าง ซึ่งภายในห้องจะบรรจุก๊าซไว้ เมื่อมีอนุภาควิ่งเข้ามา จะทำให้ก๊าซนั้น
แตกตัว เป็นไอออนบวกและอิเล็กตรอน ไอออนบวกจะวิ่งไปยังแคโทดและอิเล็กตรอนจะวิ่งไปยัง
แอโนด การชนกันของอิเล็กตรอนกับโพสิตรอนที่เกิดขึ้นในห้อง จะมีอนุภาคใหม่เกิดขึ้น

           จากภาพเคลื่อนไหวด้านบนสังเกตได้ว่าเมื่ออนุภาควิ่งผ่านเข้ามาในแชมเบอร์ มันจะ วิ่งชน
กับโมเลกุลของก๊าซแล้วทำให้ก๊าซนั้นแตกตัวเป็นอิออน(บวก)และอิเล็กตรอน เนื่องจากว่าใน
เชมเบอร์มีสนามไฟฟ้าที่เกิดจากขั้วแคโทดและแอโนด ดังนั้นอิออนที่แตกตัวจึงเคลื่อนที่ไปยัง
ขั้วแคโทด(ขั้วลบ)ส่วนอิเล็กตรอนก็วิ่งไปที่ขั้วแอโนด(ขั้วบวก)  การแตกตัวของก๊าซนี้มีจำนวน
มาก พอที่จะทำให้เกิดเป็นอิเล็กตรอนจำนวนมากไปจับกับขั้วแอโนด(ขั้วบวก) หลังจากนั้นนัก
วิทยาศาสตร์ได้ใช้หลักการของ ชาร์พาร์คในการสร้างเชมเบอร์ตรวจจับอนุภาคที่ CERN ซึ่ง
ขนาดของเครื่องตรวจับอนุภาคนี้มีความยาวประมาณ 10 เมตร และเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตร สำหรับร่อยรอยของอนุภาคต่าง ๆ ที่ปรากฏอยู่ในเชมเบอร์นี้ เกิดจากการเร่งอิเล็กตรอนให้ชนกับ โพสิตรอน

multiwire chamber ที่ CERN

drift chamber

              การพัฒนาขั้นสูงสุดของหลักการในการประดิษฐ์ multiwire chamber นั้นคือ การสร้าง
เชมเบอร์ชนิดใหม่ที่เรียกว่า drift chamber ซึ่งเป็นเชมเบอร์ที่มีความแม่นยำมากในการตรวจจับ
อนุภาค ในปัจจุบันนี้ multiwire chamber และ drift chamber เป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษา
อนุภาคต่าง ๆ มากมาย นอกจากการทดลองทางด้านวิทยาศาสตร์แล้ว เครื่องตรวจจับอนุภาคเหล่า
นี้ยังสามารถประยุกต์ให้ใช้ได้กับทางด้านการแพทย์อีกด้วยเช่นเดียวกับการใช้รังสีเอ็กซ์