Der Abschnitt über die Blasenkammer hat uns gezeigt, daß Messgeräte ziemlich groß werden können. Doch die „Big European Bubble Chamber” war noch ein Zwerg, verglichen mit den Detektoren, die heute in der Teilchenphysik eingesetzt werden - zum Beispiel bei der Erforschung von Quarks. Man nutzt sie in der Regel bei Kollisionsexperimenten, bei denen größere Teilchen auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden und aufeinander prallen. Dabei entstehen neue Teilchen und Strahlung, die man mit den gewaltigen Detektoren vermisst.

Einer der größten Detektoren hat im September 2008 am CERN in Genf in den Betrieb aufgenommen: ATLAS. Ein anderer, ZEUS, arbeitet seit Jahren am Deutschen Elektronensynchrotron DESY in Hamburg. In beiden steckt eine ganze Reihe von Messgeräten. Zu den heute verwendeten Messgeräten gehören Szintillationszähler, Halbleiterzähler und anderes mehr. Oft werden diese Detektoren aus hunderten oder sogar tausenden kleiner gleichartiger Nachweisinstrumente für Strahlung zusammengesetzt. 

Aktuell wird in einem Tunnel tief unterirdisch in der Nähe von Genf ein gewaltiges Experiment durchgeführt, ATLAS. In ihm prallen Protonen aufeinander und man will so den Ursprung der Masse erforschen, das Quark-Gluon-Plasma untersuchen und neue Teilchen jenseits der Supersymmetrie finden.

Die Abbildung ist ein Querschnitt eines solchen Großdetektors. Bei genauer Betrachtung lassen sich zwei Menschen erkennen, die davor stehen. Ganz schön groß...

Neben der Nebelkammer gehören unter anderem Szintillatoren zu den ältesten Nachweisinstrumenten für Radioaktivität: Wenn energiereiche Teilchen in Kristalle (z. B. Zinksulfid) einfallen, dann werden sie gebremst und geben ihre Energie an die Kristallatome ab. Diese wiederum strahlen die Energie als Lichtblitze ab, was man schon mit bloßem Auge beobachten kann. Szintillation findet zum Beispiel auf manchen Uhr-Leuchtzifferblättern statt, und Ernest Rutherford machte damit Experimente mit Alpha-Strahlern.

Kombiniert man einen solchen Kristall mit einer Photodiode, dann löst jeder Blitz einen kurzen Stromstoß aus. So kann man zählen, wie viele Teilchen eingefallen sind.

Ein einzelner Szintillationszähler ist ungefähr so groß wie eine Hand. Doch die Detektoren werden nicht einzeln verwendet, sondern in Massen: Man bedeckt damit zum Beispiel Halbkugeln. Mit solchen „Insektenaugen” kann man nicht nur viele Teilchen einfangen, sondern auch bestimmen, wo die Teilchen durch die Kugelschale getreten sind.

Schon bald, nachdem der Halbleiter-Transistor erfunden war, entstanden die ersten Halbleiterzähler: Im Prinzip nichts anderes als Dioden mit einem p-n-Übergang, also zwei Halbleiterschichten mit unterschiedlicher Dotierung. In der p-Schicht befinden sich „Löcher” und in der n-Schicht überzählige Ladungsträger; im Übergang zwischen beiden gleichen sich die Ladungen aus. Fällt hier aber ionisierende Strahlung ein, dann kann sie Elektron-Loch-Paare erzeugen, die als Stromfluss nachweisbar sind.

Halbleiterzähler sind viel empfindlicher als zum Beispiel Geiger-Müller-Zählrohre, weil die Strahlung im Halbleiter keine Gasmoleküle ionisieren muss; die Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares braucht viel weniger Energie.

Es gibt noch Dutzende andere Detektortypen und -abwandlungen. Wer das Modul über Energieumwandlung bereits durchgelesen hat, kennt zum Beispiel schon das blaue Tscherenkov-Leuchten im Kernreaktor. Es tritt auf, wenn sehr schnelle elektrisch geladene Teilchen im Wasser abgebremst werden und Energie loswerden müssen. Diesen Effekt kann man auch für den Bau von Detektoren nutzen - sie funktionieren dann so ähnlich wie ein Szintillationszähler.

Oder man kann das Geiger-Müller-Zählrohr, das gleich behandelt wird, abwandeln: In einer flachen Kammer kann man hunderte Drähte parallel spannen, und mehrere solcher „Drahtkammern” hintereinander anordnen. Je nachdem, welche Drähte einen elektrischen Impuls melden, weiß man, auf welchem Weg ein Teilchen durch die Kammern gesaust sein muss.