粒子探測器（particle detector）

你無法用肉眼看見單個粒子——它實在太小，而且通常以接近光速運動。粒子探測器正是為解決這個難題而生的儀器。它實質上就是一台實驗的眼睛：一套精心建造的設備，把粒子原本看不見的飛行過程轉化成我們能記錄、能測量的東西，通常是一個電訊號或一道可見的軌跡。沒有探測器，加速器把粒子撞在一起所產生的，將是一場壯觀卻完全無聲、無影的事件。

探測器之所以管用，是因為粒子儘管無法被直接觀看，卻會在與物質交互作用時留下痕跡。一個帶電粒子穿過某種材料時，會從原子裡撞出電子（這叫電離），會沉積能量，或者讓材料發光。探測器感知到這些微小的擾動，事後重建出究竟有什麼穿過了它。物理學家從這一堆痕跡出發，努力重建每個粒子的路徑、能量、動量、電荷，最好還能判定它的身份（它究竟是電子、緲子、質子，還是別的什麼）。現代探測器並不測量某一個量，而是把許多層、許多次測量編織在一起。

在真實的粒子物理裡，探測器是實驗的另一半——加速器提供碰撞，而探測器決定我們能從碰撞中學到什麼。大型強子對撞機上的巨型探測器，例如ATLAS和CMS，是繞著束流相撞的那一點、一層層同心建造起來的，每一層都為某一項工作而專門設計。一個誠實的要點：探測器從不測量一切。像微中子那樣幾乎不發生交互作用的粒子會完全悄無聲息地穿過去，它們的存在只能間接推斷，而非直接觀測到。