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6. Teilchendetektoren
Um die Eigenschaften der Teilchen erforschen zu können, benutzen die Experimentatoren zwei Arten von Nachweisgeräten. Es sind die Fixed-Target-Detektoren und die Detektoren an Collidern, die symmetrisch zum Wechselwirkungspunkt aufgebaut werden.
1. Ein Teilchenstrahl wird mit hoher Energie auf ein ruhendes Ziel (engl. fixed target) geschossen.

2. Zwei Teilchenstrahlen, die in entgegengesetzte Richtungen laufen, kollidieren (engl. *colliding beams*).

Um etwas über die Eigenschaften der entstandenen oder gestreuten Teilchen aussagen zu können, muss man mittels der Detektoren untersuchen... ...in welche Richtung (Ortsbestimmung),... ...mit welcher Energie und welchem Impuls... ...und mit welcher Masse... die Teilchen davonfliegen.
In Fixed-Target-Detektoren kollidieren beschleunigte Teilchen mit ruhender Materie. Die Reaktionsrate ist sehr hoch, aber die Schwerpunktsenergie ist klein, da die Target Teilchen ruhen und ihre Energie geringer ist als die der beschleunigten Teilchen.
In Collidern kollidieren beschleunigte Teilchen miteinander, oft wählt man dabei Teilchen-Antiteilchen Kollisionen. Dadurch dass sich beide Stoßpartner bewegen, steht am Wechselwirkungspunkt die volle Energie beider Teilchen als Schwerpunktsenergie zur Verfügung. Da die Dichte der Teilchenpakete relativ gering ist, ergeben sich aber geringe Reaktionsraten. Man kann auch hochenergetische Teilchen einer Sorte mit einer anderen Sorte Teilchen zur Kollision bringen, z. B. beschleunigte Elektronen mit beschleunigten Protonen.
Aufgabe eines Detektors ist es, die entstehenden Teilchen zu trennen und ihre Energien, Impulse und Flugrichtungen zu messen.
Im folgenden soll der Nachweis elektrisch geladener Teilchen betrachtet werden.Geladene Teilchen hinterlassen in einem Medium eine Ionisationsspur . Es werden positive Ionen und Elektronen erzeugt, die dann elektronisch nachgewiesen und weiter verarbeitet werden. Ort und Energie des Teilchens sind damit bestimmt.
Nun muss man noch den Impuls des Teilchens bestimmen. Dazu leitet man es durch ein genau bekanntes Magnetfeld. Hier läuft das Teilchen auf einer gekrümmten Bahn. Wenn man die Ladung des Teilchens kennt, findet man aus dieser Krümmung den Impuls. Dieses Verfahren wird in der Schule zur e/m-Bestimmung im Fadenstrahlrohr angewandt, dort kennt man über die angelegte Beschleunigungsspannung allerdings die Energie des Teilchens. Genauer wird dies auf der Seite zur Lorentzkraft erläutert.
Um die bei Kollisionsexperimenten entstandenen Teilchen zu registrieren, werden Großdetektoren eingesetzt. Diese bestehen aus mehreren einzelnen Detektoren, die schichtweise hintereinander angeordnet werden.
Wird ein festes Target mit einem Teilchenstrahl beschossen ( Fixed Target Experiment ), wird der Großdetektor hinter dem Kollisionspunkt gebaut, denn wegen der Impulserhaltung fliegen die neu entstehenden oder abgelenkten Teilchen nahe an der ursprünglichen Flugrichtung der einfallenden Teilchen weiter, wie in der Abbildung angedeutet.

Kollidieren zwei gegenläufige Teilchenstrahlen (Colliding Beam Experiment ), werden die Großdetektoren um den Kollisionspunkt herum gebaut. Ihr schichtweiser Aufbau kann mit dem einer Zwiebel verglichen werden.

Auf der folgenden Seite wird der Aufbau eines Großdetektors beschrieben.

6. Teilchendetektoren