11.5: مسرعات الجسيمات والكاشفات

أهداف التعلم

في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

• قارن وقارن بين أنواع مختلفة من مسرعات الجسيمات
• وصف الغرض من آلة الشعاع المتصادم النموذجية ومكوناتها ووظيفتها
• اشرح دور كل نوع من أنواع الكاشفات الفرعية لكاشف الجسيمات النموذجي متعدد الأغراض
• استخدم انحناء مسار الشحنة لتحديد كمية حركة الجسيم

الهدف من فيزياء الجسيمات التجريبية هو قياس الجسيمات الأولية بدقة. الطريقة الأساسية المستخدمة لتحقيق هذه الغاية هي إنتاج هذه الجسيمات في التصادمات عالية الطاقة ثم قياس منتجات استخدام أجهزة الكشف عن الجسيمات شديدة الحساسية. تُستخدم هذه التجارب لاختبار ومراجعة النماذج العلمية لتفاعلات الجسيمات. الغرض من هذا القسم هو وصف مسرعات الجسيمات وأجهزة الكشف. تعتمد الآلات الحديثة على الأجهزة السابقة، لذلك من المفيد تقديم تاريخ موجز للمسرعات وأجهزة الكشف.

مسرعات الجسيمات المبكرة

مسرع الجسيمات هو آلة مصممة لتسريع الجسيمات المشحونة. عادة ما يتم تحقيق هذا التسارع من خلال المجالات الكهربائية القوية أو المجالات المغناطيسية أو كليهما. مثال بسيط لمسرع الجسيمات هو مسرّع Van de Graaff (انظر الإمكانات الكهربائية). يجمع هذا النوع من المسرعات الشحنات على كرة معدنية مجوفة باستخدام حزام متحرك. عندما يكون فرق الجهد الكهروستاتيكي للكرة كبيرًا بدرجة كافية، يتم استخدام الحقل لتسريع الجسيمات من خلال أنبوب تم إخلاؤه. إن الطاقات التي ينتجها مسرع Van de Graaff ليست كبيرة بما يكفي لإنشاء جزيئات جديدة، لكن الآلة كانت مهمة للاستكشاف المبكر للنواة الذرية.

يمكن إنتاج طاقات أكبر بواسطة معجل خطي (يسمى «linac»). يتم تسريع الجسيمات المشحونة المنتجة في بداية الليناك من خلال خط مستمر من الأنابيب المجوفة المشحونة. يتم ضبط الجهد بين زوج معين من الأنابيب لسحب الجسيمات المشحونة إلى الداخل، وبمجرد وصول الجسيم، يتم ضبط الجهد بين الزوج التالي من الأنابيب لدفع الجسيم المشحون للخارج. بمعنى آخر، يتم تطبيق الفولتية بطريقة تجعل الأنابيب تقدم سلسلة من الركلات الكهربائية المتزامنة بعناية (الشكل$\PageIndex{1}$). تستخدم الوصلات الحديثة تجاويف التردد اللاسلكي (RF) التي تنشئ مجالات كهرومغناطيسية متذبذبة تدفع الجسيم إلى الأمام مثل راكب الأمواج على موجة المحيط. يمكن لـ Linacs تسريع الإلكترونات إلى أكثر من 100 MeV. (تتحرك الإلكترونات ذات الطاقات الحركية الأكبر من 2 MeV قريبًا جدًا من سرعة الضوء.) في أبحاث الجسيمات الحديثة، غالبًا ما تستخدم المسرعات الخطية في المرحلة الأولى من التسارع.

الشكل$\PageIndex{1}$: في المسرع الخطي، تعمل الأنابيب المشحونة على تسريع الجسيمات في سلسلة من الركلات الكهرومغناطيسية. كل أنبوب أطول من الأنبوب السابق لأن الجسيم يتحرك بشكل أسرع أثناء تسارعه.

مثال$\PageIndex{1}$: Accelerating Tubes

يحتوي المسرع الخطي المصمم لإنتاج حزمة من بروتونات 800-MeV على 2000 أنبوب متسارع مفصولة بفجوات. ما متوسط الجهد الذي يجب تطبيقه بين الأنابيب لتحقيق الطاقة المطلوبة؟ (تلميح:$U = qV$.)

إستراتيجية

الطاقة المعطاة للبروتون في كل فجوة بين الأنابيب هي$U = qV$، حيث q هي شحنة البروتون و V هو فرق الجهد (الجهد) عبر الفجوة. منذ ذلك الحين$q = q_e = 1.6 \times 10^{-19}C$$1 \, eV = (1 \, V) (1.6 \times 10^{-19}C)$، يكتسب البروتون 1 فولت من الطاقة لكل فولت عبر الفجوة التي يمر بها. يتم ضبط وقت جهد التيار المتردد المطبق على الأنابيب بحيث يضيف إلى الطاقة في كل فجوة. الجهد الفعال هو مجموع جهد الفجوة ويساوي 800 MV لإعطاء كل بروتون طاقة 800 MeV.

الحل

هناك 2000 فجوة ومجموع الفولتية عبرها 800 MV. لذلك، فإن متوسط الجهد المطبق هو 0.4 MV أو 400 kV.

الدلالة

ليس من الصعب تحقيق جهد بهذا الحجم في الفراغ. ستكون هناك حاجة إلى جهد كهربائي أكبر بكثير للحصول على طاقة أعلى، مثل تلك الموجودة في منشأة 50-GEV SLAC. يتم دعم السنكروترونات من خلال المسار الدائري للجسيمات المتسارعة، والتي يمكن أن تدور عدة مرات، مما يؤدي بشكل فعال إلى ضرب عدد التسارعات في عدد المدارات. هذا يجعل من الممكن الوصول إلى طاقات أكبر من 1 TeV.

التمارين$\PageIndex{1}$

ما مقدار الطاقة التي يستقبلها الإلكترون في التسارع من خلال فرق جهد مقداره ١ فولت؟

إجابة

1 فولت

مسرّع الجيل التالي بعد الليناك هو السيكلوترون (الشكل$\PageIndex{2}$). يستخدم السيكلوترون مجالات كهربائية متناوبة ومغناطيسات ثابتة لتسريع الجسيمات في مسار حلزوني دائري. يتم تسريع الجسيم الموجود في مركز السيكلوترون أولاً بواسطة مجال كهربائي في فجوة بين مغناطيسين على شكل D (Dees). عندما يعبر الجسيم المغناطيس على شكل D، ينحني الجسيم في مسار دائري بقوة لورنتز. (تمت مناقشة قوة لورنتز في القوى المغناطيسية والمجالات.) بافتراض عدم حدوث خسائر في الطاقة، يرتبط زخم الجسيم بنصف قطر الانحناء بمقدار

$$p = 0.3 Br \nonumber$$

حيث p هو الزخم في geV/c، B في teslas، و r هو نصف قطر المسار («المدار») بالأمتار. هذا التعبير صالح للسرعات الكلاسيكية والنسبية. يعيد المسار الدائري الجسيم إلى فجوة المجال الكهربائي، ويتم عكس المجال الكهربائي، وتستمر العملية. مع تسارع الجسيم، يصبح نصف قطر الانحناء أكبر وأكبر - حلزونيًا للخارج - حتى تغادر الإلكترونات الجهاز.

الشكل$\PageIndex{2}$: تستخدم السيكلوترونات مجالًا مغناطيسيًا لجعل الجسيمات تتحرك في مدارات دائرية. عندما تمر الجسيمات بين لوحات «Dees»، يتم عكس الجهد عبر الفجوة بحيث تتسارع الجسيمات مرتين في كل مدار.

شاهد هذا الفيديو لمعرفة المزيد عن السيكلوترونات.

السنكروترون هو مسرع دائري يستخدم الجهد المتناوب وزيادة قوة المجال المغناطيسي لتسريع الجسيمات إلى طاقات أعلى. يتم تسريع الجسيمات المشحونة بواسطة تجاويف الترددات اللاسلكية، ويتم توجيهها وتركيزها بواسطة المغناطيس. تتم مزامنة تجاويف التردد اللاسلكي لتقديم «ركلات» للجسيمات أثناء مرورها، ومن هنا جاءت التسمية. يتطلب توجيه الجسيمات عالية الطاقة مجالات مغناطيسية قوية، لذلك غالبًا ما تستخدم المغناطيسات فائقة التوصيل لتقليل فقد الحرارة. عندما تتحرك الجسيمات المشحونة في دائرة، فإنها تشع الطاقة: وفقًا للنظرية الكلاسيكية، فإن أي جسيم مشحون يتسارع (والحركة الدائرية هي حركة متسارعة) يشع أيضًا. في السنكروترون، يسمى هذا الإشعاع بالإشعاع السنكروتروني. هذا الإشعاع مفيد للعديد من الأغراض الأخرى، مثل البحوث الطبية والمواد.

مثال$\PageIndex{2}$: The Energy of an Electron in a Cyclotron

يتم تسريع الإلكترون باستخدام السيكلوترون. إذا كان المجال المغناطيسي يساوي ١٫٥ T ونصف قطر «Dees» يساوي ١٫٢ م، فما طاقة حركة الجسيم الخارج؟

إستراتيجية

إذا تجاوز نصف قطر مدار الإلكترون نصف قطر «Dees»، يخرج الإلكترون من الجهاز. لذلك، يضع نصف قطر «Dees» حدًا أعلى لنصف القطر، وبالتالي زخم وطاقة الجسيم المتسارع. يتم تحديد زخم خروج الجسيم باستخدام نصف قطر المدار وقوة المجال المغناطيسي. يمكن تحديد طاقة الخروج للجسيم من خلال زخم الجسيمات (النسبية).

الحل

بافتراض عدم حدوث خسائر في الطاقة، يكون زخم الجسيم في السيكلوترون

$$p = 0.3 Br = 0.3 (1.5 \, T)(1.2 \, m) = 0.543 \, GeV/c. \nonumber$$

$pc^2 = 0.543 \, GeV = 543 \, MeV$تكون طاقة الزخم أكبر بكثير من طاقة الكتلة الباقية للإلكترون$mc^2 = 0.511 \, MeV$، لذلك يجب استخدام التعبير النسبي لطاقة الإلكترون (انظر النسبية). الطاقة الكلية للإلكترون هي

$$E_{total} = \sqrt{(pc)^2 + (mc^2)^2} = \sqrt{(543)^2 + (0.511)^2} \approx 543 \, MeV \, and \nonumber$$

$$K = E_{total} - mc^2 = 543 \, GeV - 0.511 \, GeV \approx 543 \, MeV. \nonumber$$

الدلالة

الطاقة الكلية للإلكترون أكبر بكثير من طاقة كتلة الراحة. بمعنى آخر، تكون الطاقة الكلية للإلكترون كلها تقريبًا في شكل طاقة حركية. يمكن استخدام السيكلوترونات لإجراء تجارب الفيزياء النووية أو في العلاج بالجسيمات لعلاج السرطان.

التمارين$\PageIndex{2}$

ينتقل جسيم مشحون بقوة دفع معينة في قوس عبر مجال مغناطيسي منتظم. ماذا يحدث إذا تضاعف المجال المغناطيسي؟

إجابة

يتم قطع نصف قطر المسار إلى النصف.

آلات الشعاع المتصادم

يمكن إنشاء جزيئات جديدة عن طريق تصادم الجسيمات ذات الطاقات العالية. وفقًا لعلاقة أينشتاين بين الكتلة والطاقة، يتم تحويل طاقات الجسيمات المتصادمة إلى طاقة كتلة للجسيم الذي تم إنشاؤه. الطريقة الأكثر فعالية للقيام بذلك هي باستخدام آلات شعاع تصادم الجسيمات. تقوم آلة الشعاع المتصادم بإنشاء شعاعين مضادين للدوران في مسرع دائري، وتخزن الحزم بطاقة ثابتة، ثم في اللحظة المطلوبة، تركز الحزم على بعضها البعض في مركز كاشف حساس.

آلة شعاع التصادم النموذجية هي حلقة كورنيل إلكترون للتخزين، الموجودة في إيثاكا، نيويورك (الشكل$\PageIndex{3}$). يتم إنشاء الإلكترونات ($e^-$) والبوزيترونات ($e^+$) في بداية المعجل الخطي ويتم تسريعها حتى 150 MeV. ثم يتم حقن الجسيمات في حلقة السنكروترون الداخلية، حيث يتم تسريعها بواسطة تجاويف RF إلى 4.5 إلى 6 GeV. عندما تصل الحزم إلى السرعة، يتم نقلها و «تخزينها» في حلقة تخزين خارجية بنفس الطاقة. ينتقل الحزمان المعادان للدوران عبر نفس الأنبوب الذي تم إخلاؤه، ولكن يتم فصلهما عن بعضهما حتى تصبح التصادمات مطلوبة. تدور الإلكترونات والبوزيترونات حول الآلة في مجموعات 390 ألف مرة كل ثانية.

الشكل$\PageIndex{3}$: تستخدم حلقة كورنيل لتخزين الإلكترونيات مسرعًا خطيًا وسنكروترون لتسريع الإلكترونات والبوزيترونات إلى 4.5-6 GeV. يتم الاحتفاظ بالجسيمات في حلقة التخزين الخارجية عند تلك الطاقة حتى يتم اصطدامها في كاشف الجسيمات. (مصدر: تعديل العمل من قبل مختبر الدراسات النووية، حلقة كورنيل لتخزين الإلكترون)

عندما يصطدم الإلكترون والبوزيترون، يقومان بإبادة بعضهما البعض لإنتاج الفوتون، الذي يوجد لفترة قصيرة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافه. ينتج الفوتون إما زوجًا من الليبتون (على سبيل المثال، الإلكترون والموضع، والميون أو الأنتيمون، أو تاو وأنتيتاو) أو زوجًا من الكوارك. في حالة إنتاج الكواركات، تتشكل الميسونات، مثل$c\overline{c}$ الرمل$b\overline{b}$. يتم إنشاء هذه الميسونات تقريبًا عند الراحة نظرًا لأن الزخم الإجمالي الأولي لنظام الإلكترون بوزيترون هو صفر. لاحظ أنه لا يمكن إنشاء الميزونات بأي طاقة متصادمة فقط ولكن فقط عند الطاقات «الرنانة» التي تتوافق مع الكتل الفريدة للميسونات (الجدول 11.4.3). الميسونات التي تم إنشاؤها بهذه الطريقة غير مستقرة للغاية وتتحلل بسرعة إلى جزيئات أخف، مثل الإلكترونات والبروتونات والفوتونات. توفر «أجزاء» التصادم معلومات قيمة حول تفاعلات الجسيمات.

مع تقدم مجال فيزياء الجسيمات، أصبحت آلات الشعاع المتصادم أكثر قوة. يصطدم مصادم الهدرونات الكبير (LHC)، وهو حاليًا أكبر مسرع في العالم، بالبروتونات عند طاقات شعاع تتجاوز 6 TeV. تشير طاقة مركز الكتلة (W) إلى إجمالي الطاقة المتاحة لإنشاء جزيئات جديدة في آلة التصادم، أو الطاقة الكلية للجسيمات الواردة في إطار مركز الكتلة. (تمت مناقشة مفهوم الإطار المرجعي لمركز الكتلة في الزخم الخطي والتصادمات.) لذلك، فإن LHC قادر على إنتاج جسيم واحد أو أكثر بكتلة إجمالية تتجاوز 12 TeV. يتم إعطاء طاقة مركز الكتلة من خلال:

$$W^2 = 2[E_1E_2 + (p_1c)(p_2c)] + (m_1c^2)^2 + (m_2c^2)^2, \nonumber$$

أين$E_2$ هي$E_1$ الطاقات الكلية للجسيمات الواردة (1 و2)،$p_1$$p_2$ وهي مقادير لحظتها،$m_1$$m_2$ وهي كتلتها الباقية.

مثال$\PageIndex{3}$: Creating a New Particle

$(b\overline{b})$يتم إنشاء كتلة$(\Upsilon$ الميزون الأبسيلون في مصادم إلكترون-بوزيترون متماثل. ما طاقة الشعاع المطلوبة؟

إستراتيجية

ذكرت مجموعة بيانات الجسيمات أن طاقة الكتلة الباقية لهذا الميزون تبلغ حوالي 10.58 GeV. يمكن تبسيط التعبير أعلاه عن طاقة مركز الكتلة لأن المصادم المتماثل يعني ذلك$\vec{p}_1 = - \vec{p}_2$. كما أن الكتل المتبقية من الإلكترونات والبوزيترونات المتصادمة متطابقة$(m_ec^2 = 0.511 \, MeV)$ وأصغر بكثير من كتلة جسيم الطاقة الناتج. وبالتالي، يمكن التعبير عن طاقة مركز الكتلة (W) بالكامل من حيث طاقة الشعاع$E_{beam} = E_1 = E_2$.

الحل

بناءً على الافتراضات المذكورة أعلاه، لدينا

$$W^2 \approx 2[E_1E_2 + E_1E_2] = 4E_1E_2 = 4E_1^2. \nonumber$$

وبالتالي فإن طاقة الشعاع هي

$$E_{beam} \approx E_1 = \frac{W}{2}. \nonumber$$

طاقة كتلة الراحة للجسيم الناتج عن التصادم تساوي طاقة مركز الكتلة، لذلك

$$E_{beam} \approx \frac{10.58 \, GeV}{2} = 5.29 \, GeV \nonumber$$

الدلالة

بالنظر إلى حجم الطاقة لهذه المشكلة، فإن طاقة الكتلة المتبقية لميزون الأبسيلون$(\Upsilon)$ ترجع بالكامل تقريبًا إلى الطاقات الحركية الأولية للإلكترون والبوزيترونات. هذا الميزون غير مستقر للغاية ويتحلل بسرعة إلى جزيئات أخف وزنًا وأكثر استقرارًا. يظهر وجود$(\Upsilon)$ جسيم الأبسيلون كزيادة كبيرة لمثل هذه الأحداث عند 5.29 GeV.

التمارين$\PageIndex{3}$

لماذا يعتبر المصادم المتماثل «متماثل؟»

إجابة

الجسيمات المتصادمة لها كتلة متطابقة ولكن لحظات متجه معاكسة.

تتطلب طاقات الشعاع العالي مسرعات أكبر، لذا فإن آلات الشعاع المتصادم الحديثة كبيرة جدًا. LHC، على سبيل المثال، يبلغ محيطه 17 ميلاً (الشكل 5.10.3). (في الأربعينيات من القرن الماضي، تصور إنريكو فيرمي مسرعًا يحيط بكل الأرض!) يتمثل التحدي العلمي المهم في القرن الحادي والعشرين في تقليل حجم مسرعات الجسيمات.

أجهزة كشف الجسيمات

الغرض من كاشف الجسيمات هو القياس الدقيق لنتائج التصادمات الناتجة عن معجل الجسيمات. أجهزة الكشف متعددة الأغراض. بمعنى آخر، ينقسم الكاشف إلى العديد من أجهزة الكشف الفرعية، كل منها مصمم لقياس جانب مختلف من حدث التصادم. على سبيل المثال، قد يتم تصميم كاشف واحد لقياس الفوتونات وآخر قد يكون مصممًا لقياس الميونات. لتوضيح كيفية مساهمة أجهزة الكشف الفرعية في فهم حدث تصادم كامل، وصفنا أجهزة الكشف الفرعية الخاصة بملف الميون اللولبي المضغوط (CMS)، والذي تم استخدامه لاكتشاف هيغز بوسون في LHC (الشكل$\PageIndex{4}$).

الشكل$\PageIndex{4}$: كاشف الملف اللولبي الميوون المضغوط. يتكون الكاشف من عدة طبقات، كل منها مسؤول عن قياس أنواع مختلفة من الجسيمات. (مصدر الصورة: ديفيد بارني/CERN)

يخرج أنبوب شعاع الكاشف من (ويدخل) الصفحة الموجودة على اليسار. تتدفق الجسيمات الناتجة عن تصادمات PP («شظايا التصادم») من الكاشف في جميع الاتجاهات. تواجه هذه الجسيمات طبقات متعددة من أجهزة الكشف الفرعية. الكاشف الفرعي هو كاشف للجسيمات داخل نظام أكبر من أجهزة الكشف المصممة لقياس أنواع معينة من الجسيمات. هناك عدة أنواع رئيسية من أجهزة الكشف الفرعية. تحدد أجهزة التتبع مسار الجسيم وبالتالي زخمه؛ تقيس مقاييس السعرات الحرارية طاقة الجسيم؛ وتحدد أجهزة الكشف عن الجسيمات هوية الجسيم (الكتلة).

المجموعة الأولى من أجهزة الكشف الفرعية التي تواجهها الجسيمات هي نظام تتبع السيليكون. تم تصميم هذا النظام لقياس زخم الجسيمات المشحونة (مثل الإلكترونات والبروتونات). يتم غمر الكاشف في مجال مغناطيسي منتظم، لذلك تنحني الجسيمات المشحونة في مسار دائري بقوة لورنتز (كما هو الحال بالنسبة للسيكلوترون). إذا كان زخم الجسيم كبيرًا، يكون نصف قطر المسار كبيرًا، ويكون المسار مستقيمًا تقريبًا. ولكن إذا كان الزخم صغيرًا، يكون نصف قطر المسار صغيرًا، ويكون المسار منحنيًا بإحكام. عندما تمر الجسيمات عبر الكاشف، فإنها تتفاعل مع كاشفات السيليكون الدقيقة في نقاط متعددة. تنتج أجهزة الكشف هذه إشارات كهربائية صغيرة عندما تمر الجسيمات المشحونة بالقرب من عناصر الكاشف. ثم يتم تضخيم الإشارات وتسجيلها. يتم استخدام سلسلة من «الضربات» الكهربائية لتحديد مسار الجسيم في نظام التتبع. يعطي «الأنسب» الذي تم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر لهذا المسار نصف قطر المسار وبالتالي زخم الجسيمات. في LHC، يتم تسجيل عدد كبير من المسارات لنفس حدث التصادم. تظهر قياسات المسارات من خلال الخطوط الزرقاء والخضراء في الشكل$\PageIndex{5}$.

الشكل$\PageIndex{5}$: منظر ثلاثي الأبعاد لحدث تصادم أيوني ثقيل في LHC كما يراه كاشف ATLAS. (الائتمان: LHC/CERN)

ما وراء طبقات التتبع يوجد مقياس السعرات الحرارية الكهرومغناطيسية. هذا الكاشف مصنوع من بلورات شفافة قائمة على الرصاص. عندما تتفاعل الإلكترونات مع البلورات، فإنها تشع فوتونات عالية الطاقة. تتفاعل الفوتونات مع البلورة لإنتاج أزواج إلكترون بوزيترون. ثم تشع هذه الجسيمات المزيد من الفوتونات. تتكرر العملية وتنتج دشًا جسيميًا («يضيء» الكريستال). النموذج الخام لهذه العملية هو كما يلي.

$E_0$يضرب إلكترون ذو طاقة البلورة ويفقد نصف طاقتها في شكل فوتون. ينتج الفوتون زوجًا من الإلكترون والبوزيترون، ويمضي كل جسيم بعيدًا بنصف طاقة الفوتون. وفي الوقت نفسه، يشع الإلكترون الأصلي مرة أخرى وهكذا، تبقى لدينا أربعة جسيمات: إلكترونان وبوزيترون واحد وفوتون واحد، ولكل منها طاقة$E_0/4$. يزداد عدد الجسيمات في الدش هندسيًا. بعد وقوع أحداث إشعاعية، توجد$N = 2^n$ جزيئات. وبالتالي، فإن إجمالي الطاقة لكل جسيم بعد أحداث الإشعاع n هو

$$E(t) = \frac{E_0}{2^n}, \nonumber$$

$E_0$أين الطاقة الساقطة و E (t) هي كمية الطاقة لكل جسيم بعد أحداث n. يقوم الفوتون الوارد بتشغيل سلسلة مماثلة من الأحداث (الشكل$\PageIndex{6}$). إذا انخفضت الطاقة لكل جسيم إلى ما دون قيمة عتبة معينة، تصبح الأنواع الأخرى من العمليات الإشعاعية مهمة ويتوقف دش الجسيمات. في النهاية، يتم امتصاص الطاقة الإجمالية للجسيم الوارد وتحويلها إلى إشارة كهربائية.

الشكل$\PageIndex{6}$: (أ) دش جزيئي ينتج في مقياس السعرات الحرارية البلوري. (ب) رسم بياني يوضح التسلسل النموذجي للتفاعلات في دش الجسيمات.

ما وراء المسعر البلوري هو مقياس السعرات الحرارية الهدرونية. كما يوحي الاسم، يقيس هذا الكاشف الفرعي الهدرونات مثل البروتونات والبيونات. يتكون مقياس حرارة الهادرون من طبقات من النحاس والفولاذ مفصولة بألسنة بلاستيكية. والغرض منه هو امتصاص طاقة الجسيمات وتحويلها إلى إشارة إلكترونية. وراء هذا الكاشف يوجد ملف مغناطيسي كبير يستخدم لإنتاج مجال موحد للتتبع.

آخر كاشف فرعي هو كاشف الميونات، والذي يتكون من ألواح من الحديد لا يمكن اختراقها إلا من الميونات (والنيوترينوات). بين الألواح الحديدية توجد أنواع متعددة من عناصر تتبع الميونات التي تقيس بدقة زخم الميون. تعتبر أجهزة الكشف عن الميونات مهمة لأن بوزون هيغز (الذي ستتم مناقشته قريبًا) يمكن اكتشافه من خلال تحلله إلى أربعة ميونات - ومن هنا جاء اسم الكاشف.

بمجرد جمع البيانات من كل من أجهزة الكشف الفرعية للجسيمات، يمكن تقييم حدث التصادم بأكمله. يتم كتابة الطاقة الخاصة بهم في الجسيم

$$E_i = \sqrt{(p_ic)^2 + (m_ic^2)^2}, \nonumber$$

أين$p_i$ هو الحجم المطلق لزخم الجسيم،$m_i$ وهو كتلة الراحة الخاصة به.

وبالتالي فإن الطاقة الإجمالية لجميع الجسيمات هي

$$E_{total} = \sum_i E_i. \nonumber$$

في حالة اكتشاف جميع الجسيمات، يجب أن تكون الطاقة الإجمالية مساوية لطاقة مركز الكتلة لآلة الشعاع المتصادم (W). في الممارسة العملية، لا يتم تحديد جميع الجسيمات، إما بسبب صعوبة اكتشاف هذه الجسيمات (النيوترينوات) أو لأن هذه الجسيمات «تنزلق». في كثير من الحالات، يمكن «إعادة بناء» سلاسل كاملة من التسوس، مثل إعادة تجميع ساعة تم تحطيمها إلى قطع. تعتبر المعلومات حول سلاسل الاضمحلال هذه ضرورية لتقييم نماذج تفاعلات الجسيمات.