Методи реєстрації елементарних частинок засновані на використанні систем в довгоживучих нестійкому стані, в яких під дією пролітає зарядженої частинки відбувається перехід в стійкий стан.
Лічильник Гейгера.
Лічильник Гейгера - детектор частинок, дія якого заснована на виникненні самостійного електричного розряду в газі при попаданні частки в його обсяг. Винайдено в 1908 р X. Гейгером і Е. Резерфордом, пізніше був удосконалений Гейгером і Мюллером.
Лічильник Гейгера складається з металевого циліндра - катода - і тонкої зволікання, натягнутої уздовж його осі - анода, укладених в герметичний об'єм, заповнений газом (зазвичай аргоном) під тиском порядку 100-260 ГПа (100-260 мм рт. ст. ). Між катодом і анодом прикладається напруга порядку 200-1000 В. Заряджена частинка, потрапивши в обсяг лічильника, утворює деяку кількість електронно-іонних пар, які рухаються до відповідних електродів і при великому напруженні на довжині вільного пробігу (на шляху до наступного зіткнення) набирають енергію , що перевершує енергію іонізації, і іонізують молекули газу. Утворюється лавина, струм в ланцюзі зростає. З навантажувального опору імпульс напруги подається на реєструючий пристрій. Різке збільшення падіння напруги на опорі навантаження призводить до різкого зменшення напруги між анодом і катодом, розряд припиняється, і трубка готова до реєстрації наступної частки.
Лічильником Гейгера реєструють в основному електрони і γ-кванти (останні, правда, за допомогою додаткового матеріалу, що наноситься на стінки посудини, з яких γ-кванти вибивають електрони).
Камера Вільсона.
Камера Вільсона - трековий (від англ. Track - слід, траєкторія) детектор частинок. Створена Ч. Вільсоном в 1912 р За допомогою камери Вільсона був зроблений ряд відкриттів в ядерній фізиці і фізиці елементарних частинок, таких, як відкриття широких атмосферних злив (в області космічних променів) в 1929 р, позитрона в 1932 р, виявлення слідів мюонів, відкриття дивних частинок. Надалі камера Вільсона була практично витіснена бульбашкового камерою як більш швидкодіючої. Камера Вільсона представляє собою посудину, заповнений парами води або спирту, близькими до насичення (див. рис.). Дія її засновано на конденсації перенасиченого пара (води або спирту) на іони, утворених пролетіла часткою. перенасичений пар створиться різким опусканням поршня (див. рис.) (пар в камері при цьому адиабатически розширюється, внаслідок чого температура його різко падає).
Крапельки рідини, що осіли на іони, роблять видимим слід пролетіла частки - трек, що дає можливість його сфотографувати. По довжині треку можна визначити енергію частинки, а по числу крапельок на одиницю довжини треку - оцінити її швидкість. Приміщення камери в магнітне поле дозволяє визначити по кривизні треку відношення заряду частинки до її маси (вперше запропоновано радянськими фізиками П. Л. Капицею і Д. В. Скобельцина).
Бульбашкова камера.
Бульбашкова камера - прилад для реєстрації слідів (треків) заряджених частинок, дія якого заснована на вскипании перегрітої рідини уздовж траєкторії частки.
Перша бульбашкова камера (1954 г.) представляла собою металеву камеру зі скляними вікнами для освітлення і фотографування, заповненою рідким воднем. Надалі вона створювалася й удосконалювалася в усіх лабораторіях світу, оснащених прискорювачами заряджених частинок. Від колбочки об'ємом 3 см3 розмір бульбашкового камери досяг декількох кубічних метрів. Більшість бульбашкових камер мають обсяг 1 м3 . За винахід бульбашкової камери Глейзеру в 1960 р було присуджено Нобелівську премію.
Тривалість робочого циклу бульбашкового камери становить 0,1 з . Перевага її перед камерою Вільсона - в більшій щільності робочої речовини, що дозволяє реєструвати частинки високих енергій.