Определение времени жизни нестабильной частицы по двум точкам — месту ее рождения и месту ее распада. Детектор «видит» только следы, оставленные стабильными частицами. Однако, аккуратно измерив их траектории, он может заметить, что эти две точки разнесены в пространстве. Расстояние между ними и позволяет измерить время жизни частицы
То, что скорость света связывает пикосекундные времена с обычными макроскопическими расстояниями, очень помогает физикам в совсем иной научной задаче — в измерении времени жизни нестабильных элементарных частиц.
В природе есть много тяжелых частиц, которые живут несколько пикосекунд или десятые доли пикосекунды. Такие частицы рождаются в коллайдерах в столкновении электронов или протонов, вылетают из точки рождения с околосветовой скоростью и тут же распадаются на более стабильные дочерние частицы. До детектора нестабильная частица не долетает, детектор может зарегистрировать лишь треки (следы) от дочерних частиц.
Однако даже такое мимолетное и незарегистрированное существование новой частицы не остается незамеченным! Если частица живет, скажем, 1 пс, она, двигаясь со скоростью, близкой к скорости света, пролетит дистанцию L = 0,3 мм от точки рождения до точки распада. Детектор измеряет траектории дочерних частиц, выясняет, как они группируются в пространстве, и легко восстанавливает эти две точки. Чувствительная электроника, используемая в современных детекторах, позволяет восстанавливать траектории с точностью в десятки микрон. Поэтому точки, разделенные уже сотней-другой микрон, хорошо заметны. Так что измерить пикосекундное время жизни частицы для физиков сейчас не проблема.
Фемтосекунды. Мир электронов и света Электромагнитные волны