การทดลอง D0︀ ( การทดลอง DZeroซึ่งมักเขียนในรูปแบบDØ experiment ) เป็นความร่วมมือของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกที่ทำการวิจัยเกี่ยวกับธรรมชาติพื้นฐานของสสาร DØ เป็นหนึ่งในสองการทดลองหลัก (อีกการทดลองหนึ่งคือ การทดลอง CDF ) ที่ตั้งอยู่ที่เครื่องเร่งอนุภาค Tevatronที่Fermilabในเมือง Batavia รัฐอิลลินอยส์ Tevatron เป็น เครื่องเร่งอนุภาคที่มีพลังงานสูงสุดในโลกตั้งแต่ปี 1983 จนถึงปี 2009 เมื่อพลังงานของมันถูกแซงหน้าโดยเครื่อง เร่งอนุภาค Large Hadron Collider [ ^{1 ] การ}ทดลอง DØ หยุดเก็บข้อมูลในปี 2011 เมื่อ Tevatron ปิดตัวลง^{[ 2 ]}แต่การวิเคราะห์ข้อมูลยังคงดำเนินต่อไป เครื่องตรวจจับ DØ ถูกเก็บรักษาไว้ในอาคารประกอบ DØ ของ Fermilab เป็นส่วนหนึ่งของนิทรรศการทางประวัติศาสตร์สำหรับการเยี่ยมชมของประชาชน^{[ 3 ]}

งานวิจัย DØ มุ่งเน้นไปที่การศึกษาปฏิสัมพันธ์ของโปรตอนและแอนติโปรตอน อย่างแม่นยำ ที่พลังงานสูงสุดที่มีอยู่ การชนกันเหล่านี้ส่งผลให้เกิด "เหตุการณ์" ที่มีอนุภาคใหม่จำนวนมากที่สร้างขึ้นผ่านการแปลงพลังงานเป็นมวลตามความสัมพันธ์E=mc² ^งานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับการค้นหา เบาะแส ระดับอะตอม อย่างเข้มข้น ที่เผยให้เห็นลักษณะขององค์ประกอบพื้นฐานของจักรวาล^{[ 4 ]}

ในปี 1981 ผู้อำนวยการเฟอร์มิแล็บลีออน เอ็ม. เลเดอร์แมนได้ขอข้อเสนอเบื้องต้นสำหรับ "เครื่องตรวจจับขนาดเล็กที่สร้างโดยกลุ่มขนาดเล็ก" ซึ่งจะตั้งอยู่ที่บริเวณปฏิสัมพันธ์ 'DØ' ในวงแหวนเทวาตรอน และเสริมเครื่องตรวจจับการชนกันที่วางแผนไว้ที่เฟอร์มิแล็บ [ ^{5 ] มี}กลุ่มมากกว่าสิบห้ากลุ่มส่งข้อเสนอ สามข้อเสนอเหล่านี้ถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นความพยายามเดียวภายใต้การนำของพอล แกรนนิสซึ่งเริ่มต้นอย่างเป็นทางการในวันที่ 1 กรกฎาคม 1983 กลุ่มได้จัดทำรายงานการออกแบบในเดือนพฤศจิกายน 1984 เครื่องตรวจจับเสร็จสมบูรณ์ในปี 1991 ถูกติดตั้งในเทวาตรอนในเดือนกุมภาพันธ์ 1992 และสังเกตการชนกันครั้งแรกในเดือนพฤษภาคม 1992 ^{[ 6 ] [ 7 ]}มันบันทึกข้อมูลตั้งแต่ปี 1992 จนถึงปี 1996 เมื่อมันถูกปิดเพื่อการอัพเกรดครั้งใหญ่ การทดลองรอบที่สองเริ่มขึ้นในปี 2544 และดำเนินไปจนถึงเดือนกันยายน 2554 ณ ปี 2562 การวิเคราะห์ข้อมูลยังคงดำเนินต่อไป^{[ 8 ]}

การทดลอง DØ เป็นความร่วมมือระหว่างประเทศ ซึ่งในช่วงสูงสุดมีนักฟิสิกส์ ประมาณ 650 คน จาก 88 มหาวิทยาลัยและห้องปฏิบัติการแห่งชาติจาก 21 ประเทศ^{[ 9 ] [ 10 ]}การทดลองนี้ศึกษาการชนกันระหว่างโปรตอนและแอนติโปรตอนที่หมุนเวียนอยู่ใน Tevatron เพื่อทดสอบหลายแง่มุมของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ อนุภาค

เครื่องตรวจจับ DØ ประกอบด้วยกลุ่มย่อยตรวจจับหลายกลุ่มที่ซ้อนกันอยู่รอบบริเวณที่โปรตอนและแอนติโปรตอนของลำแสงชนกัน กลุ่มย่อยตรวจจับเหล่านี้มีช่องสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์มากกว่าหนึ่งล้านช่อง^{[ 11 ]}ซึ่งจะถูกรวบรวม แปลงเป็นดิจิทัล และบันทึกไว้สำหรับการวิเคราะห์แบบออฟไลน์ มีการตรวจสอบการชนกันประมาณ 10 ล้านครั้ง^{[ 12 ]}ของลำแสงโปรตอนและแอนติโปรตอนทุกวินาที และมีการบันทึกการชนกันมากถึง 500 ครั้งต่อวินาทีสำหรับการศึกษาเพิ่มเติม^{[ 13 ]}

DØ ดำเนินการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์ภายในกลุ่มฟิสิกส์ 6 กลุ่ม ได้แก่ ฮิกส์ ท็อป อิเล็กโทรวีค ปรากฏการณ์ใหม่ QCD และฟิสิกส์ B มีความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในแต่ละกลุ่ม^{[ 14 ]}

หนึ่งในเป้าหมายแรกเริ่มของการทดลอง DØ คือการค้นพบควาร์กท็อป^{[ 15 ]}ซึ่งเป็นองค์ประกอบสุดท้ายในหกองค์ประกอบของสสารที่ทำนายโดยแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค การทดลอง DØ และ CDF ต่างก็รวบรวมข้อมูลสำหรับการค้นหา แต่ใช้วิธีการสังเกตและการวิเคราะห์ที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้สามารถยืนยันการค้นพบของกันและกันได้อย่างอิสระ

เมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2538 DØ และ CDF ได้ส่งเอกสารวิจัยไปยังPhysical Review Lettersซึ่งอธิบายถึงการสังเกตคู่ควาร์กท็อปและแอนติท็อปที่ผลิตขึ้นผ่านปฏิสัมพันธ์แบบแรง [ ^{16 ] เมื่อ}วันที่ 2 มีนาคม พ.ศ. 2538 ทั้งสองกลุ่มได้รายงานร่วมกันถึงการค้นพบควาร์กท็อปที่มีมวลประมาณ175 GeV/ ^c² (เกือบเท่ากับนิวเคลียสของทองคำ) ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

เมื่อวันที่ 4 มีนาคม พ.ศ. 2552 คณะทำงาน DØ และ CDF ต่างประกาศการค้นพบการผลิตควาร์กท็อป เดี่ยว ผ่านปฏิสัมพันธ์แบบอ่อนกระบวนการนี้เกิดขึ้นในอัตราประมาณครึ่งหนึ่งของการผลิตคู่ควาร์กท็อป แต่สังเกตได้ยากกว่ามาก เนื่องจากยากที่จะแยกแยะออกจากกระบวนการพื้นหลังที่อาจสร้างสัญญาณเท็จ การศึกษาควาร์กท็อปเดี่ยวถูกนำมาใช้เพื่อวัดอายุขัยของควาร์กท็อปประมาณ 5 × 10 ⁻²⁵วินาที วัดองค์ประกอบที่ไม่ทราบค่าสุดท้ายของเมทริกซ์ CKM ของการผสม ^ควาร์กข้ามรุ่น และเพื่อค้นหาฟิสิกส์ใหม่ที่อยู่นอกเหนือแบบจำลองมาตรฐาน [ ^{20 ]}

มีการรายงานการวัดคุณสมบัติของควาร์กบนอย่างแม่นยำ เช่น มวล ประจุ รูปแบบการสลายตัว ลักษณะการผลิต และโพลาไรเซชัน ในเอกสารตีพิมพ์มากกว่าหนึ่งร้อยฉบับ

สมาคมฟิสิกส์แห่งยุโรป ได้มอบ รางวัลฟิสิกส์พลังงานสูงและอนุภาคประจำปี 2019 ให้แก่กลุ่มความร่วมมือ DØ และ CDF "สำหรับการค้นพบควาร์กท็อปและการวัดคุณสมบัติของมันอย่างละเอียด" ^{[ 21 ] [ 22 ]}

• หน้าหลักของกลุ่มวิจัยฟิสิกส์ควาร์กบนสุดของ DØ

ในเวลาต่อมา หนึ่งในเป้าหมายหลักทางฟิสิกส์ของการทดลอง DØ คือการค้นหาอนุภาคฮิกส์ ซึ่งแบบ จำลองมาตรฐานทำนายว่าจะมีอยู่จริงแต่มีมวลที่ไม่ทราบแน่ชัด^{[ 23 ]}ก่อนที่จะสรุปผลในปี 2000 การทดลอง LEPที่CERNได้ตัดความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของอนุภาคฮิกส์ที่มีมวลน้อยกว่า ออกไป114.4  GeV/ c ² . ^{[ 24 ]}ในปี 2010 DØ และ CDF ได้ขยายขอบเขตต้องห้ามเพื่อรวมหน้าต่างรอบ ๆ160  GeV/ c ² . ^{[ 25 ]}

เมื่อวันที่ 2 กรกฎาคม พ.ศ. 2555 คณะทำงาน DØ และ CDF ได้ประกาศหลักฐาน (ที่ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานประมาณสามเท่า) สำหรับการสลายตัวของอนุภาคฮิกส์โบซอนไปสู่สถานะสุดท้ายที่เป็นควาร์กบี ซึ่งบ่งชี้ว่าอนุภาคมีมวลระหว่าง 115 ถึง 135 GeV/c² โดยคาดการณ์ว่าจะมีการประกาศการค้นพบ^{อนุภาค ฮิกส์โบซอน จาก CERN [} 26 ^]เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม พ.ศ. 2555 การทดลอง ATLASและCMS ของ CERN ได้ประกาศการค้นพบอนุภาคฮิ ^กส์โบซอนที่มีมวล 125 GeV/ ^{c² [} 27 ^]

เทคนิคที่พัฒนาขึ้นที่ Tevatron สำหรับการค้นหาอนุภาคฮิกส์โบซอนทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการวิเคราะห์ LHC ในภายหลัง^{[ 28 ]}

คุณสมบัติของโบซอน W และ Z ที่ส่งผ่าน แรงนิวเคลียร์อ่อนเป็นตัวบ่งชี้ที่ไวต่อความสอดคล้องภายในของแบบจำลองมาตรฐาน ในปี 2555 DØ วัดมวลของโบซอน W ด้วยความแม่นยำสัมพัทธ์ที่ดีกว่า 0.03% ซึ่งตัดความเป็นไปได้ของแบบจำลองฟิสิกส์ใหม่หลายแบบออกไป^{[ 29 ]}

การทดลอง DØ และ CDF รวมกันเพื่อวัดความไม่สมมาตรไปข้างหน้า-ย้อนกลับในการสลายตัวของโบซอน Z (แนวโน้มของเลปตอนที่สลายตัวเป็นบวกที่จะปรากฏใกล้กับทิศทางของโปรตอนที่เข้ามาบ่อยกว่าเลปตอนที่สลายตัวเป็นลบ) จากการวัดความไม่สมมาตรเหล่านี้ มุมการผสมแบบอ่อนที่ควบคุมการแตกของสมมาตรอิเล็กโทรวีคเป็นแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงอ่อนที่แตกต่างกันได้รับการวัดด้วยความแม่นยำที่ดีกว่า 0.15% ผลลัพธ์นี้มีความแม่นยำเทียบเท่ากับการทดลองเครื่องเร่งอนุภาคอิเล็กตรอน-โพซิตรอนที่ CERN และSLACและช่วยแก้ไขความขัดแย้งที่มีมานานระหว่างการวัดเหล่านั้น^{[ 30 ]}

แม้ว่า การทดลอง B-factoryที่KEK , SLACและIHEPในปักกิ่ง และการทดลอง LHCbที่ CERN จะมีบทบาทสำคัญในหลายแง่มุมของการศึกษาแฮดรอนที่มีควาร์ก b หรือ c แต่ DØ ก็ได้สร้างผลงานที่โดดเด่นโดยใช้ตัวอย่างขนาดใหญ่ที่มีแฮดรอนรสชาติหนักทั้งหมด ซึ่งสามารถมองเห็นได้ผ่านการสลายตัวเป็นมิวออน

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2549 คณะทำงาน DØ ได้เผยแพร่หลักฐานแรกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของเมซอน B _s (ซึ่งประกอบด้วยแอนติควาร์ก b และควาร์กแปลก) ไปเป็นอนุภาคปฏิสสาร การเปลี่ยนผ่านเกิดขึ้นประมาณ 20 ล้านล้านครั้งต่อวินาที หากมีอนุภาคใหม่นอกเหนือจากในแบบจำลองมาตรฐาน อัตรานี้ก็จะเปลี่ยนแปลงไป^{[ 31 ]}

เมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม 2010 คณะทำงาน DØ ประกาศแนวโน้มที่ควาร์ก b และแอนติ-b ที่ผลิตขึ้นในการชนกันของโปรตอนและแอนติโปรตอนจะนำไปสู่คู่ของมิวออนที่มีประจุบวกบ่อยกว่าคู่ที่มีประจุลบ^{[ 32 ]}แนวโน้มนี้ ร่วมกับการวัดความไม่สมมาตรของมิวออนเดี่ยว อาจช่วยอธิบายความไม่สมมาตรของสสารและปฏิสสารที่รับผิดชอบต่อการครอบงำของสสารในจักรวาล^{[ 33 ]} อย่างไรก็ตาม ผลการทดลองจากนักฟิสิกส์ที่เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ (Large Hadron Collider ) ชี้ให้เห็นว่า "ความแตกต่างจากแบบจำลองมาตรฐานนั้นไม่มีนัยสำคัญ" ^{[ 34 ]}

เมื่อวันที่ 12 มิถุนายน 2550 กลุ่มความร่วมมือ DØ ได้ส่งบทความไปยังวารสาร Physical Review Lettersโดยประกาศการค้นพบอนุภาคใหม่ที่เรียกว่าΞ _b (อ่านว่า "ไซ ซับ บี") ซึ่งมีมวล .5.774 ± 0.019 GeV/ c² ^ซึ่ง_มีมวลประมาณหกเท่าของโปรตอน แบริออนΞbประกอบด้วยควาร์กดาวน์ควาร์กสเตรนจ์และ ควาร์กบอ ททอมทำให้เป็นแบริออนตัวแรกที่สังเกตพบซึ่งประกอบด้วยควาร์กจากสสารทั้งสามรุ่น^{[ 35 ]}

สมมติฐานควาร์กดั้งเดิมโดยMurray Gell-MannและGeorge Zweigระบุว่าเมซอนแปลกใหม่ที่มีควาร์กสองตัวและแอนติควาร์กสองตัว (แทนที่จะเป็นเพียงควาร์กและแอนติควาร์ก) เป็นไปได้ ตัวอย่างได้รับการสังเกตในที่สุด 40 ปีต่อมาในกรณีที่เมซอนแปลกใหม่มีควาร์ก b และ c ที่หนักกว่า DØ ได้มีส่วนช่วยให้เกิดความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับสถานะแปลกใหม่รสชาติหนักเหล่านี้^{[ 36 ]}

ควอนตัมโครโมไดนามิกส์ (QCD) คือทฤษฎีของอันตรกิริยาแรง ซึ่งควาร์กและกลูออนมีปฏิสัมพันธ์กันผ่านคุณสมบัติเชิงควอนตัม คล้ายกับประจุไฟฟ้าในแม่เหล็กไฟฟ้า เรียกว่า "สี" QCD สามารถทำนายเชิงปริมาณเกี่ยวกับการผลิตเจ็ต (ละอองอนุภาคที่พุ่งเป็นลำตรงซึ่งเกิดจากควาร์กหรือกลูออนที่กระจัดกระจาย) โฟตอน และโบซอน W หรือ Z ได้

ในปี พ.ศ. 2542 – พ.ศ. 2544 DØ ได้ตีพิมพ์เอกสารชุดหนึ่งที่ตรวจสอบการผลิตเจ็ตโดยพิจารณาจากพลังงานลำแสง พลังงานเจ็ต และมุมการผลิตเจ็ต การวัดภาคตัดขวางของเจ็ตแบบรวมศูนย์กลาง^{[ 37 ]}ตามมาด้วยการวัดค่า pseudorapidity และการพึ่งพาพลังงานตามขวางของภาคตัดขวางการผลิตเจ็ตแบบรวม^{[ 38 ]}การวัดอัตราส่วนของภาคตัดขวางของเจ็ตแบบรวมศูนย์กลางที่พลังงานศูนย์กลางมวลสองค่า^{[ 39 ]}และบทความทบทวนที่ครอบคลุมเพิ่มเติมถึงการวัดสเปกตรัมมวลของไดเจ็ตและการกระจายเชิงมุมของไดเจ็ต^{[ 40 ]}

ผลลัพธ์ในปี 2012 จาก DØ คือการวัดเจ็ตพลังงานสูงมากที่ผลิตขึ้นที่มุมการกระเจิงขนาดใหญ่ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อควาร์กเดี่ยวมีพลังงานมากกว่าครึ่งหนึ่งของโปรตอนหรือแอนติโปรตอนดั้งเดิม แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วโปรตอนและแอนติโปรตอนจะสร้างขึ้นจากควาร์กและกลูออนหลายสิบตัวก็ตาม การวัดนี้สอดคล้องกับการคาดการณ์เป็นอย่างดี ในชุดสิ่งพิมพ์ที่สังเกตพบเจ็ตหรือโฟตอนสองคู่ที่เกิดจากการกระเจิงอิสระสองครั้งของควาร์กและกลูออนภายในการเผชิญหน้ากันของโปรตอน-แอนติโปรตอนเพียงครั้งเดียว รูปแบบของอัตราเหล่านี้บ่งชี้ว่าขอบเขตเชิงพื้นที่ของกลูออนภายในโปรตอนมีขนาดเล็กกว่าของควาร์ก^{[ 41 ]}

เครื่องตรวจจับ DØ ประกอบด้วย "เครื่องตรวจจับย่อย" หลายตัว ซึ่งจัดกลุ่มเป็นสามชั้นล้อมรอบจุดชน ชั้นในสุดคือระบบติดตามส่วนกลาง ซึ่งประกอบด้วยเครื่องตรวจจับการติดตามที่บรรจุอยู่ในแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ชั้นที่สองประกอบด้วยแคลอริเมตรที่วัดพลังงานของอิเล็กตรอน โฟตอน และแฮดรอน และระบุ "เจ็ต" ของอนุภาคที่เกิดจากการกระเจิงของควาร์กและกลูออน ชั้นที่สามคือระบบมิวออน มีห้องติดตามและแผงสกิ้นทิลเลเตอร์ก่อนและหลังแม่เหล็กเหล็กแข็งที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กเพื่อระบุมิวออน เครื่องตรวจจับทั้งหมดถูกปิดล้อมด้วยกำแพงบล็อกคอนกรีตซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันรังสี เครื่องตรวจจับมีขนาดประมาณ 10 ม. × 10 ม. × 20 ม. และมีน้ำหนักประมาณ 5,500 ตัน ปัจจุบันเก็บรักษาไว้ในอาคารประกอบ DØ ของเฟอร์มิแล็บเป็นส่วนหนึ่งของนิทรรศการทางประวัติศาสตร์สาธารณะ^{[ 42 ]}

ระบบติดตามส่วนกลางมีตัวตรวจจับย่อยสองตัวสำหรับวัดตำแหน่งเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคประจุ และสนามแม่เหล็กเพื่อทำให้เส้นทางการเคลื่อนที่โค้งงอ ซึ่งจะช่วยให้สามารถวัดโมเมนตัมของอนุภาคได้

ตัวติดตามไมโครสตริปซิลิคอนตั้งอยู่ด้านนอกท่อลำแสงของ Tevatron กระบอกห้าอันที่อยู่ตรงกลางลำแสงและแผ่นดิสก์ 16 แผ่นที่มีแถบตั้งฉากกับลำแสงให้การวัดพิกัดแทร็กประจุที่มีความแม่นยำสูง สิ่งเหล่านี้ช่วยในการกำหนดโมเมนตัมของอนุภาคและแยกแยะอนุภาคที่ออกมาจากจุดชนหลักออกจากอนุภาคที่เดินทางเป็นระยะทางจำกัดก่อนที่จะสลายตัว เช่น เลปตอนเทาและแฮดรอนที่มีควาร์กด้านล่าง ประกอบด้วยแถบซิลิคอนประมาณ 800,000 แถบกว้าง 50 ไมครอน สามารถวัดตำแหน่งแทร็กได้แม่นยำถึงประมาณ 10 ไมครอน รัศมีภายนอกของตัวตรวจจับซิลิคอนถูกจำกัดไว้ที่ 10 ซม. เนื่องจากมีต้นทุนสูง^{[ 43 ]}ตัวติดตามไมโครสตริปซิลิคอนถูกติดตั้งในตัวตรวจจับสำหรับโครงการเครื่องเร่งอนุภาค Tevatron Run II ซึ่งเริ่มต้นในปี 2001 ^{[ 44 ]}และใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ในเดือนเมษายน 2002 ^{[ 45 ] [ 46 ]}

นอกเหนือจากตัวติดตามซิลิคอนแล้ว ตัวติดตามเส้นใยเรืองแสงทรงกระบอกจะครอบคลุมบริเวณรัศมีระหว่าง 20 ถึง 52 ซม. และ 2.5 ม. ตามแนวลำแสง อนุภาคจะเคลื่อนที่ผ่านเส้นใยเรืองแสงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 835 ไมครอนจำนวนแปดชั้น เส้นใยเหล่านี้จะสร้างโฟตอนเมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ผ่าน^{[ 47 ]}แสงจากเส้นใยแต่ละเส้นจากทั้งหมดกว่า 75,000 เส้นจะถูกส่งไปยังเซ็นเซอร์โซลิดสเตทที่สร้างสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งถูกแปลงเป็นดิจิทัลและบันทึกไว้ ความแม่นยำเชิงพื้นที่ของตัวติดตามเส้นใยอยู่ที่ประมาณ 100 ไมครอน^{[ 48 ]}

แม่เหล็กโซลินอยด์ตัวนำยิ่งยวดตั้งอยู่ด้านนอกตัวติดตามไฟเบอร์ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก 2 T ในปริมาตรของซิลิคอนและตัวติดตามไฟเบอร์^{[ 49 ]}

ระบบแคลอริเมตรประกอบด้วยแคลอริเมตรตัวอย่างสามตัว (แคลอริเมตรกลางทรงกระบอกและแคลอริเมตรปลายสองตัว) เครื่องตรวจจับระหว่างไครโอสแตท และเครื่องตรวจจับก่อนการเกิดฝัก^{[ 50 ]}หน้าที่ของแคลอริเมตรและเครื่องตรวจจับย่อยที่เกี่ยวข้องคือการวัดพลังงานของอิเล็กตรอน โฟตอน และแฮดรอนที่มีประจุและไม่มีประจุ การวัดนี้ทำได้เมื่ออนุภาคตกกระทบเคลื่อนที่ผ่านวัสดุเฉื่อยที่มีความหนาแน่นสูงหลายชั้น ซึ่งอนุภาคเหล่านั้นจะทำปฏิกิริยาและสร้างอนุภาคทุติยภูมิ อนุภาคทุติยภูมิทั้งหมดเหล่านี้เรียกว่าฝัก พลังงานของอนุภาคต้นกำเนิดจะถูกแบ่งปันระหว่างอนุภาคฝักจำนวนมากที่มีพลังงานต่ำกว่ามาก ซึ่งในที่สุดก็จะหยุดลง ณ จุดนั้นฝักก็จะสิ้นสุดลง ระหว่างชั้นของวัสดุเฉื่อยจะมีเครื่องตรวจจับซึ่งใช้วัดการแตกตัวเป็นไอออนของอนุภาค สัญญาณการแตกตัวเป็นไอออนทั้งหมดที่รวมกันเหนือฝักจะเป็นสัดส่วนกับพลังงานของอนุภาคต้นกำเนิด^{[ 51 ]}

แผ่นตรวจจับอนุภาคแบบเรืองแสงรูปทรงกระบอกถูกวางไว้ด้านนอกโซลินอยด์ทันที และอ่านค่าด้วยเซ็นเซอร์ติดตามเส้นใย แผ่นตรวจจับอนุภาคแบบเดียวกันนี้ถูกปิดไว้ที่ปลายทั้งสองข้างของบริเวณติดตาม วัสดุในโซลินอยด์ที่เสริมด้วยแผ่นตะกั่วทำให้เกิดอิเล็กตรอนและโฟตอนปฐมภูมิ และก่อให้เกิดอนุภาคทุติยภูมิจำนวนมาก ดังนั้น แผ่นตรวจจับอนุภาคจึงเป็นขั้นตอนแรกของการวัดพลังงานความร้อน และให้ตำแหน่งที่แม่นยำของจุดที่อนุภาคกระทบ

แคลอริเมตรกลางที่อยู่ด้านนอกและแคลอริเมตรปลายทั้งสองข้างที่ปิดปลายโซลินอยด์นั้นประกอบด้วยส่วนแยกกันสำหรับวัดอนุภาคแม่เหล็กไฟฟ้าและแฮดรอน ยูเรเนียมถูกเลือกใช้สำหรับแผ่นดูดซับเฉื่อยเนื่องจากมีความหนาแน่นสูงมาก ช่องว่างที่ใช้งานอยู่มีอาร์กอนเหลวพร้อมสนามไฟฟ้าแรงสูงที่ใช้เพื่อรวบรวมการแตกตัวเป็นไอออนของอนุภาคที่เคลื่อนที่ผ่านบนระนาบอิเล็กโทรดทองแดงที่แบ่งเป็นส่วนละเอียด สัญญาณเหล่านี้ถูกรวมเข้าด้วยกันเป็น 50,000 สัญญาณที่วัดพลังงานของอนุภาคและรูปร่างของฝักอนุภาคตามแนวขวางและแนวยาว ซึ่งช่วยระบุชนิดของอนุภาค แคลอริเมตรแต่ละตัวประกอบด้วยโมดูลยูเรเนียม-อาร์กอนเหลวประมาณหกสิบโมดูล โดยมีน้ำหนักรวม 240 ถึง 300 เมตริกตัน ความหนาโดยรวมของแคลอริเมตรอยู่ที่ประมาณ 175 ซม. เพื่อดูดซับฝักอนุภาคที่มีพลังงานสูงสุดจากการชนได้อย่างสมบูรณ์ ภาชนะสแตนเลสที่ใช้บรรจุโมดูลที่อุณหภูมิอาร์กอนเหลว (-190 องศาเซลเซียส) นั้นค่อนข้างหนา ดังนั้นจึงต้องติดตั้งเครื่องตรวจจับการเรืองแสงไว้ระหว่างแคลอริเมตรกลางและแคลอริเมตรปลายเพื่อแก้ไขพลังงานที่สูญเสียไปในผนังของเครื่องทำความเย็น

งานหลักอย่างหนึ่งของแคลอริเมตรีคือการระบุเจ็ต ซึ่งเป็นกลุ่มอนุภาคที่เกิดขึ้นเมื่อควาร์กและกลูออนหลุดออกจากจุดชนกัน การระบุเจ็ตและการวัดทิศทางและพลังงานของเจ็ตช่วยให้สามารถวิเคราะห์เพื่อสร้างโมเมนตัมของควาร์กและกลูออนที่อยู่เบื้องหลังการชนกันครั้งแรกได้^{[ 52 ]}

เปลือกนอกสุดของตัวตรวจจับใช้สำหรับ การตรวจจับ มิวออน มิวออนพลังงานสูงนั้นค่อนข้างหายาก ดังนั้นจึงเป็นสัญญาณบ่งชี้ของการชนที่น่าสนใจ ต่างจากอนุภาคส่วนใหญ่ พวกมันไม่ได้ถูกดูดซับในแคลอริเมตร ดังนั้นร่องรอยที่สังเกตได้นอกแคลอริเมตรจึงน่าจะเป็นมิวออน ระนาบของสารเรืองแสงให้สัญญาณที่รวดเร็วซึ่งใช้ในการระบุเหตุการณ์ที่น่าสนใจ สถานีห้องติดตามหนึ่งสถานีก่อนและสองสถานีหลังแม่เหล็กเหล็กแข็งจะบันทึกร่องรอยของมิวออน เหล็กของแม่เหล็กกลางขนาดใหญ่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากไซโคลตรอนของ NASA ที่สร้างขึ้นเพื่อจำลองความเสียหายจากรังสีในอวกาศ^{[ 53 ] [ 54 ]}

ในเครื่องตรวจจับมีการชนกันระหว่างโปรตอนและแอนติโปรตอนประมาณ 10 ล้าน ครั้งต่อวินาที เนื่องจากจำนวนนี้เกินขีดความสามารถในการคำนวณ จึงสามารถบันทึกเหตุการณ์เหล่านี้ลงในเทปได้เพียงบางส่วนต่อวินาทีเท่านั้น ดังนั้นจึงมีการนำระบบ การเก็บข้อมูล (DAQ) ที่ซับซ้อนมาใช้เพื่อตรวจสอบว่าเหตุการณ์ใด "น่าสนใจ" เพียงพอที่จะบันทึกลงในเทป และเหตุการณ์ใดที่สามารถทิ้งไปได้^{[ 55 ] [ 56 ]}ระบบทริกเกอร์ใช้สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์เพื่อระบุเหตุการณ์ที่น่าสนใจ เช่น เหตุการณ์ที่มีอิเล็กตรอน มิวออน โฟตอน เจ็ตพลังงานสูง หรืออนุภาคที่เดินทางเป็นระยะทางก่อนที่จะสลายตัว ระดับทริกเกอร์แรกใช้สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่รวดเร็วจากเครื่องตรวจจับย่อยแต่ละตัวเพื่อตัดสินใจภายในไม่กี่ไมโครวินาทีว่าจะหยุดการเก็บข้อมูลและแปลงสัญญาณเป็นดิจิทัลหรือไม่ มีการยอมรับทริกเกอร์ระดับ 1 ประมาณ 10,000 ครั้ง ระดับทริกเกอร์ที่สองจะปรับปรุงการเลือกโดยใช้สัญญาณดิจิทัลจากเครื่องตรวจจับย่อยหลายตัวรวมกันเพื่อสร้างโปรไฟล์เหตุการณ์ที่ละเอียดอ่อนยิ่งขึ้น ลดจำนวนเหตุการณ์ที่อาจเป็นไปได้เหลือ 1,000 เหตุการณ์ต่อวินาที ในระดับที่สาม ฟาร์มคอมพิวเตอร์จะวิเคราะห์ข้อมูลดิจิทัลในเวอร์ชันย่อของรหัสคอมพิวเตอร์แบบออฟไลน์เต็มรูปแบบ เพื่อให้ได้เหตุการณ์มากถึง 100 เหตุการณ์ต่อวินาที ซึ่งจะถูกบันทึกอย่างถาวรและวิเคราะห์ในภายหลังบนฟาร์มคอมพิวเตอร์แบบออฟไลน์ขนาดใหญ่ การทำงานของระบบทริกเกอร์เป็นความสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างการเพิ่มจำนวนเหตุการณ์ที่บันทึกไว้ให้มากที่สุดและการลดเวลาที่เสียไปในการรวบรวมให้น้อยที่สุด ระบบต้องมีความแข็งแกร่งและเชื่อถือได้ เนื่องจากเหตุการณ์นับล้านที่ไม่ถูกเลือกโดยทริกเกอร์จะสูญหายไปตลอดกาล^{[ 57 ]}

• การทดลอง DØ
• นิทรรศการ DØ
• บันทึกผลการทดลอง DØ ครั้งที่ 1บนINSPIRE-HEP
• บันทึกผลการทดลอง DØ ครั้งที่ 2บนINSPIRE-HEP