Как проводится изучение элементарных частиц в ускорительной и неускорительной физике?

Ускорительная физика элементарных частиц предполагает разгон долгоживущих элементарных частиц в ускорителе (коллайдере) до высоких энергий и их столкновение друг с другом или с неподвижной мишенью. 23 В процессе такого столкновения удаётся получить очень высокую концентрацию энергии в микроскопическом объёме, что приводит к рождению новых, обычно нестабильных, частиц. 23

Изучение элементарных частиц в ускорительной физике включает несколько этапов: 1

1. Накопление статистики. 1 Внутри детектора регулярно, с частотой миллионы раз в секунду, сталкиваются сгустки частиц, а детектор регистрирует родившиеся и разлетевшиеся частицы. 1
2. Анализ статистики. 1 «Сырые данные» (перечисление, какие частицы, где, когда и как пролетели сквозь детектор) ещё ничего не говорят о физическом механизме того или иного процесса, происходящего в столкновениях частиц. 1
3. Обработка статистики. 1 Экспериментаторы изучают то, что говорит теория по поводу нужной реакции, а также всех тех иных реакций, которые могут оказаться похожими на неё по своим следам в детекторе. 1
4. Сравнение с теоретическими вычислениями. 1 Теоретики показывают, какие именно варианты устройства частиц согласуются с полученными данными, а какие — нет. 1

Неускорительная физика элементарных частиц предполагает «пассивное наблюдение» за миром. 2 В неускорительных экспериментах исследуются элементарные частицы естественного происхождения. 2

Некоторые типичные неускорительные эксперименты: наблюдение за нейтрино в нейтринных телескопах, поиск распада протона, безнейтринного двойного бета-распада и прочих крайне редких событий в большом объёме вещества, эксперименты с космическими лучами. 23