Взаимодействие высокоэнергетических частиц, следы которых раскрывают внутренние структуры.Столкновения частиц являются основным экспериментальным инструментом для изучения субатомного мира. Когда две частицы, такие как протоны или электроны, ускоряются до высоких энергий и сталкиваются, энергия столкновения может материализоваться в новые частицы или раскрыть внутреннюю структуру сталкивающихся объектов. Следы, оставленные этими частицами-осколками в детекторах, позволяют физикам восстановить, что произошло в момент удара, предоставляя доказательства существования фундаментальных частиц и сил.
Метод был впервые применён в начале XX века, когда Эрнест Резерфорд в 1917 году осуществил первые искусственные столкновения частиц, используя альфа-частицы для расщепления ядер азота.
При столкновении кинетическая энергия налетающих частиц преобразуется в массу-энергию, создавая новые частицы, которые разлетаются наружу. Детекторы отслеживают траектории, импульсы и энергии этих продуктов. Анализируя картины этих треков, физики могут сделать выводы о свойствах исходного взаимодействия, таких как существование короткоживущих промежуточных частиц или распределение кварков и глюонов внутри протонов.
Столкновения частиц используются в медицинской визуализации (например, в ПЭТ-сканировании) и терапии рака (адронная терапия), а также в материаловедении для анализа состава образцов.
Большой адронный коллайдер ускоряет протоны до 99,9999991% скорости света, и каждое столкновение порождает температуры более чем в 100 000 раз превышающие температуру в ядре Солнца.
