Detektör
Detektör, Atomik parçacıkları ve atom altı parçacıklarını dolaylı olarak gözlemek için tasarlanmış aygıt (parçacık detektörü de denir). XX. yy'da bulunan söz konusu parçacıklar, atomlarda bağlı durumda, radyoaktivitede, kozmik ışınlarda ve nükleer tepkimelerden sonra oluşan ürünlerdeyse serbest olarak bulunurlar.
Genel ilkeler: Parçacık belirleme yöntemlerinin tümü dolaylıdır ve parçacıkların başka maddelerle etkileşmesine dayanır. Işık ışınlarıyla doğrudan gözlem, parçacıkların boyutuna oranla görünen ışığın dalga boyunun oldukça uzun olması nedeniyle olanaksızdır. Daha kısa dalga boylu (dolayısıyla da daha çok enerjili) ışınımla elde edilebilen bilgi de, belirsizlik ilkesi nedeniyle sınırlıdır. Parçacığın yükü, kütlesi, özellikle de sayısı ve kinetik enerjisi, parçacık verileri arasında yer alır. Bütün parçacık detektörleri, ölçüm ortamının belli bir hacminden birim zamanda geçen parçacık sayısını belirleyecek biçimde yapılmıştır. Genelde, bu hacim içinden geçen bir parçacık, oradaki atomları daha yüksek ya da uyarılmış enerji durumuna yükseltir. Enerji iletimi, pek çok durumda, ortamı iyonlaştırmaya yetse bile, iyonlaşma yalnızca araştırılan parçacığın yüklü olması durumunda gerçekleşir. Yüksüz bir parçacık, yalnızca yüklü parçacıkların serbest kaldığı bir atom çekirdeğiyle nükleer tepkimeye girdiği zaman algılanabilir.
ve kinetik enerjisi, parçacık verileri arasında yer alır. Bütün parçacık detektörleri, ölçüm ortamının belli bir hacminden birim zamanda geçen parçacık sayısını belirleyecek biçimde yapılmıştır. Genelde, bu hacim içinden geçen bir parçacık, oradaki atomları daha yüksek ya da uyarılmış enerji durumuna yükseltir. Enerji iletimi, pek çok durumda, ortamı iyonlaştırmaya yetse bile, iyonlaşma yalnızca araştırılan parçacığın yüklü olması durumunda gerçekleşir. Yüksüz bir parçacık, yalnızca yüklü parçacıkların serbest kaldığı bir atom çekirdeğiyle nükleer tepkimeye girdiği zaman algılanabilir.
Türleri: Üç parçacık detektörü türü vardır. Geiger sayacı, kıvılcım odası ve oransal sayaç gibi iyonlaşma detektörleri, ölçme ortamındaki gazların iyonlaşmasına dayanır. Ortamda iki elektrot bulunur ve bunlara yüksek gerilim uygulanır. Bir parçacık iyonlaşmaya neden olduğu zaman, yüksek gerilim, oluşmuş iyonları çeker; böylece elektrotlar arasındaki akım atımı ölçülebilir. Kıvılcım odasında, iyonlaşmayla birlikte elektrotlar arasında kıvılcım geçişi gerçekleşir. Oransal sayaçta uygun koşullarda ve Geiger sayacında yalnızca düşük gerilimlerde, akım atımı, yaklaşık olarak parçacık enerjisiyle orantılıdır. İkinci türü oluşturan kırpışım sayaçları, uyarılmış atomlar kendiliğinden normal durumlarına döndüğü zaman ortaya çıkan ışık parlamalarını sayar. Parlama, "ışıl çoğaltıcı tüp" adı verilen özel elektronik tüplerde güçlendirilen akım kullanılarak kaydedilir. Üçüncü türü oluşturan iz detektörleri, içinde bir cismin yarı kararlı ya da aşağı yukarı kararlı bir durumda bulunduğu ve daha sonra iyonlaşma etkisiyle bölgesel olarak kararlı duruma geçtiği bir boşluğu kapsar. Bu gruptaki buğu odası, sıvı damlacıklarının aşırı doymuş buhar içinde yoğunlaşması ilkesiyle çalışır; kabarcık odasında kabarcıkların oluşumuyla birlikte sıvı halden gaz hale geçiş gerçekleşir. Oluşan izler genellikle fotoğraflanır; böylece, enerji, kütle ve parçacığın yükü hakkında bilgi sağlayan eğrilikleri ve boyları kesin olarak ölçülebilir.
Gelişmeler: Kabarcık odası türü detektörler, yüksek enerji fiziğinde yararlanılan parçacık hızlandırıcısıyla birlikte kullanılır. Depolama halkaları ve çarpışan ışınlar, geliştirilmiş detektörler gerektirir. Kaliforniya'da Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi'nde yapılan böyle bir araç, "Zaman Projeksiyonu Odası" (TPC) diye adlandırılır.6 m uzunluğunda bir silindirdir; içinde elektrik alanının üretildiği argon ve metan gazlarıyla doludur. Silindirin merkezinde oluşan parçacık çarpışmalarından çıkan çok sayıda iyonlaşma izi, aynı anda ve üç boyutlu olarak ölçülebilir.