粒子探测器（particle detector）

你无法用肉眼看见单个粒子——它实在太小，而且通常以接近光速运动。粒子探测器正是为解决这个难题而生的仪器。它实质上就是一台实验的眼睛：一套精心建造的设备，把粒子原本看不见的飞行过程转化成我们能记录、能测量的东西，通常是一个电信号或一道可见的轨迹。没有探测器，加速器把粒子撞在一起所产生的，将是一场壮观却完全无声、无影的事件。

探测器之所以管用，是因为粒子尽管无法被直接观看，却会在与物质相互作用时留下痕迹。一个带电粒子穿过某种材料时，会从原子里撞出电子（这叫电离），会沉积能量，或者让材料发光。探测器感知到这些微小的扰动，事后重建出究竟有什么穿过了它。物理学家从这一堆痕迹出发，努力重建每个粒子的路径、能量、动量、电荷，最好还能判定它的身份（它究竟是电子、缪子、质子，还是别的什么）。现代探测器并不测量某一个量，而是把许多层、许多次测量编织在一起。

在真实的粒子物理里，探测器是实验的另一半——加速器提供碰撞，而探测器决定我们能从碰撞中学到什么。大型强子对撞机上的巨型探测器，例如ATLAS和CMS，是绕着束流相撞的那一点、一层层同心建造起来的，每一层都为某一项工作而专门设计。一个诚实的要点：探测器从不测量一切。像中微子那样几乎不发生相互作用的粒子会完全悄无声息地穿过去，它们的存在只能间接推断，而非直接观测到。