基于物理原理的教学复原模型 · 模型范围详见“关于”与模型台账。
01 · 两种不同的物理机制
云室:来自室温毛毡的酒精与干冰冷却的地板相遇,一层薄薄的过饱和蒸气凝结在离子上;白色痕迹是液滴,并非发光的粒子。气泡室:降低压力使液氢过热,沉积的能量使蒸气泡成核,再压缩将其消除。该模式下不存在酒精、干冰或气态灵敏层。
02 · 尺寸与机械范围
云室模式是一台规格为 220 × 220 × 140 mm 的扩散式仪器。气泡室模式遵循公开的 BEBC 外形(直径 3.7 m,高 4 m,35 m³,标称 3.5 T,五台相机),呈现为半径 1.717 m、高 3.78 m 的灵敏圆柱体。活塞行程、线圈与低温恒温器细节、光学与压力时序均为复原重建参数,剖视图中的液体色调只是标注:氢本身是无色的。
03 · 相对论性输运
传播过程采用带自适应弧长步长、边界截断与平均能量损失的解析局域螺旋线:p²c² = T(T + 2mc²),r [m] = p⊥ [GeV/c] / (0.299792458 |q/e| B [T])。磁场在液体内部为轴向均匀场;边缘场未求解,云室没有磁体,动能中也不会加入任何磁场做功。
04 · 相互作用近似
重带电粒子采用带密度效应修正的贝特平均能损公式;电子采用 PDG 碰撞能损表达式,并加入平均辐射损失项。α 粒子射程在参考空气中遵循 R = 0.318 T^1.5 cm;散射采用高斯近似;核相互作用、簇射、δ 射线以及 π 介子或 μ 子衰变均未生成。
05 · 热力学与探测器响应
氢的饱和曲线采用 NIST Antoine 拟合,适用范围为 21.01 至 32.27 K;只有在粒子穿越瞬间 P < Psat 时才会形成气泡,因此之后再提高压力也无法补上一次错过的径迹。云室采用拟合得到的指数边界层与线性蒸气分布,而非耦合传热求解,控制项选择的是已平衡的状态。
06 · 白点代表什么
径迹中心来自输运计算;显示的位点是沉积能量的加权采样,并非离子对计数、探测效率或放射源活度。液滴与气泡半径遵循 R² 生长近似。在装置视图中,未被解析的散射点会被赋予一个最小光学显示尺寸;显微镜视图则直接使用模型直径,不做此处理。
07 · 事件真值与测量结果
参考混合是精选的 α、电子与掠入 μ 子流,并非宇宙线通量或衰变链模拟。K⁰S → π⁺π⁻ 在静止系中采样、经过洛伦兹增强,并赋予 cτ = 26.844 mm 的指数衰变长度;不变质量使用生成的子粒子动量计算,圆拟合使用的是输运样本,而非照片。
08 · 时间、相互作用与可重复性
粒子飞行耗时纳秒量级,并以物理速度积分完成。1× 速度下,云室探测器时间按真实秒流逝;120 毫秒的气泡循环以慢 100 倍的速度显示;显微镜检查会暂停探测器时间。设置只影响新径迹,种子在重置时固定,超过五秒的间隔不会推进模型。
本模型执行的数值检查
这些检查仅验证所列出的数值属性,并不认证装置几何结构,也不针对实验数据校验探测效率。