粒子探测器如何捕捉物质隐藏的美丽现实

每时每刻，亚原子粒子都以难以估量的数量流过你的身体。每一秒，大约有1000亿个来自太阳的中微子穿过你的拇指指甲，你沐浴在地球大气层中诞生的μ子雨中。即使是不起眼的香蕉也会发射正电子，即电子的反物质对应物。存在着整个粒子宇宙，而我们大多没有注意到，主要是因为这些粒子是不可见的。

这篇文章是强调上个世纪科学领域一些最大进步的系列文章的一部分。有关原子历史的更多信息，请访问科学世纪：破解原子。

十几岁的时候，当我第一次知道这个不为人知的粒子世界存在时，我无法停止思考。当我想到它时，我几乎无法呼吸。我是，借用作家大卫福斯特华莱士的比喻，一条刚刚注意到她在水中游泳的鱼。我们正在炖粒子汤的启示是我继续研究物理学并最终写下它的原因。

要从最基本的层面真正理解物质，人们必须能够想象这个隐藏的世界。这就是粒子探测器的用武之地。它们发现宇宙中最微小成分的痕迹，使这些无形的概念成为现实。更重要的是，粒子探测器揭示了美丽：粒子留下优雅的气泡螺旋、闪光和清晰的火花线。

作为一名物理专业的学生，​​我花了几个小时在教科书上检查这些令人惊叹的图片。我继续在研究生院建造粒子探测器，并制作了我自己的粒子穿过我们世界的图像。

当粒子穿过材料时，它会掉落面包屑，从而泄露其路径。这些面包屑有多种形式：光、热或电荷。伊利诺伊州巴达维亚费米实验室的粒子物理学家JenniferRaaf说：“基本上，存在的每一个粒子探测器都在寻找这三种东西中的一种或多种。”粒子探测器将面包屑转化为可以记录和分析的信号。这些信号有助于揭示标准模型的物理学，这是描述自然界粒子和力的科学的最高成就。它们也可能是超越标准模型的物理学发现的关键。

随着时间的推移，检测粒子的技术有了很大的改进。这里有几种类型的探测器，它们使不可见的东西变得可见。

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