Точно так же, как ещё более несовершенная фотоплёнка фиксирует отдельные фотоны (собственно, самым первым детектором элементарных частиц и была обычная фотопленка).
Типичный детектор элементарных частиц основан на том, что каждая попадающая в него частица вызывает образование целой лавины новых частиц, которая уже вполне измерима. Например, в случае пропорционального газового счётчика каждая попавшая в него частица создаёт поток из десятков тысяч ионизированных молекул газа, что даёт вполне измеримый импульс электрического тока. В случае полупроводниковых детекторов возникают электрон-дырочные пары.