Любой ускоритель элементарных частиц не имел бы никакой научной ценности, если бы просто ускорял элементарные частицы. Без главной детали, детектора, для нас так бы и остались тайной процессы, происходящие в микромире. Детектор – это тот «глаз», который помогает ученым фиксировать происходящее в ускорителе.
Именно внутри детектора сталкиваются пучки частиц, порождая новые частицы, которые разлетаются в разные стороны. Эти осколки пролетают через детектор, производя в нем изменения, которые может зафиксировать чувствительная аппаратура. Частицы могут оставлять за собой след ионизированных частиц или хвост сцинциляционного свечения в кристалле. Анализируя этот след, можно сказать частицы с какой массой, зарядом и скоростью прошли через детектор. Обычно разного типа детекторы располагаются слоями вокруг точки столкновения, чтобы собрать всю возможную информацию.
Максимально близко к месту столкновения частиц располагается вершинный детектор. С помощью него можно определить, какие частицы родились сразу при столкновении, а какие являются нестабильными продуктами распада. Обычно вершинный детектор состоит их слоев полупроводника с тонкими проводящими дорожками. В месте, где пластинку пересекла заряженная частица, возникает локальный электрический заряд, который фиксируется микроэлектроникой. По распределению заряда можно восстановить траекторию частицы.
Следующим по ходу пучка частиц находится трековый детектор. Обычно они имеет длину около метра и фиксирует треки частиц в магнитном поле. По радиусу кривизны можно узнать импульс частицы. Обычно трековый детектор — это дрейфовая камера, в которой натянуто множество тонких проволочек под напряжением. Заряды от частиц фиксирует регистрирующая аппаратура. Если при столкновении образуется множество частиц, обработка таких данных представляет очень трудную задачу.
Далее на пути частиц стоят калориметры, способные зафиксировать энергию частицы. Знание этой величины и импульса даст возможность узнать ее массу. Калориметр полностью поглощает энергию продуктов распада, но часть ее переходит в кванты света, которые можно зафиксировать с помощью фотоумножителей — сверхчувствительных регистраторов фотонов.