電離與粒子徑跡（ionization and particle tracks）

把手指劃過濕沙，會留下一道溝——你並沒有看見手指經過，卻能事後從這道痕跡讀出它走過的路。帶電粒子穿過物質時做的事情與此相似。它沒法不去擾動一路經過的原子，而這種擾動一旦被捕捉、被連接起來，就成了一條可見的路徑，叫做徑跡。徑跡並不是粒子本身；它是粒子在飛行途中留下的腳印。

這種擾動叫做電離。當一個帶電粒子（比如電子或質子）高速穿過氣體、液體或固體時，它的電場會拉扯附近原子裡的電子，把其中一些撞鬆脫落。每個失去電子的原子都變成一個帶電的離子，於是沿著粒子的路線，留下一小串被釋放的電子和離子。探測器把這些被釋放的電荷收集起來——例如用電場把它們拉向一根導線，或者讀取它們在矽裡產生的微小電流——再從一連串發生電離的點出發，由軟體畫出粒子的徑跡。一個粒子電離的密集程度本身也攜帶資訊：慢而重的粒子每厘米撞鬆的電子比快而輕的粒子更多，這有助於把不同粒子區分開。

徑跡是幾乎所有徑跡探測器的基礎，從歷史上的雲室到現代的矽徑跡探測器都是如此。一個微妙卻重要的要點：只有帶電粒子才會直接電離並留下徑跡。像光子或中子這樣的中性粒子在飛行途中根本不留任何徑跡，只有當它最終發生交互作用、產生出會電離的帶電粒子時，才會被察覺到。