ATLAS 实验是世界上最大的原子对撞机大型强子对撞机 (LHC) 中最大的粒子探测器。ATLAS 实验(“A Toroidal LHC Apparatus”的缩写)检测粒子束在 LHC 以接近光速的速度相互碰撞后产生的微小亚原子粒子，该 LHC 由欧洲核研究组织 (CERN) 管理. LHC 的物理学家在 2012 年发现了希格斯玻色子，这在很大程度上要归功于 ATLAS 实验的结果。
大型强子对撞机上的粒子束在日内瓦附近环绕了一个 27 公里长的地下环，然后相互碰撞。碰撞会产生向各个方向飞出的粒子，粒子探测器的工作就是尽可能多地捕获有关它们的信息。
粒子通常沿直线传播，但如果它们具有非零电荷，则可以通过施加强磁场使它们的路径弯曲。在 ATLAS 的情况下，这是通过使用一系列称为环形的非常强大的环形电磁铁来实现的。根据 ATLAS 开放数据，这些环形线圈为 ATLAS 命名。曲率的大小取决于粒子的动量，因此可以通过绘制粒子的精确轨迹来计算它。
这是由 ATLAS 内部探测器完成的，根据 CERN 的说法，该探测器由三层组成。首先，距离中心光束仅 3.3 厘米处是一个由近 1 亿个硅像素组成的矩阵，每个硅像素都比一粒沙子还小，用于检测从碰撞点飞溅出来的带电粒子。
像素探测器周围是一个由数百万个“微带”传感器组成的半导体定位器，可进一步跟踪发射的粒子。最后，一个过渡辐射跟踪器由 300,000 个充气管组成，每个直径为 4 毫米，用于在带电粒子电离气体时检测和识别带电粒子。
内部探测器被一系列热量计包围，这些热量计是阻止和吸收粒子以测量其能量的装置。最后，该系统的最外层由一个高精度的三层光谱仪组成，旨在检测一种特别难以捉摸的粒子，称为μ子。
大型强子对撞机，由 Maximilien Brice、Julien Ordan / CERN 拍摄
据英国科学技术设施委员会称，ATLAS 长 46 米，直径 25 m，重 7,000 吨，是迄今为止建造的最大的碰撞探测器。它位于瑞士梅林村附近地表以下100m的地下洞穴中。它最显着的特点是其巨大的磁系统，采用八个超导环的形式，每个环长 25m。
根据 ATLAS 实验网站的数据，探测器心脏中发生的粒子碰撞速度约为每秒 10 亿次。来自这些碰撞的数据使用超过 1 亿个电子通道记录，然后由世界各地的科学家团队进行分析。ATLAS 社区拥有 5,500 多名成员，是历史上最大的科学合作组织之一。
根据 CERN 的说法，ATLAS 是 LHC 的两个通用探测器之一，还有紧凑型介子螺线管 (CMS) 实验。尽管这两种探测器在技术方法和磁体设计上有所不同，但它们具有相同的基本科学目标。根据伦敦大学学院的 ATLAS 团队的说法，这些问题包括解决科学家对宇宙的一些最大的未解决问题，例如暗物质的确切性质、为什么物质比反物质丰富得多，以及太空是否还有其他未被发现的问题方面。
迄今为止，ATLAS 最伟大的时刻无疑是发现了希格斯玻色子。该粒子早在 1960 年就被预测存在，但由于其质量大且存在短暂，因此前几代粒子探测器从未观察到它。然而，漫长的搜索终于在 2012 年结束，当时 ATLAS 和 CMS 都检测到了希格斯粒子。
在希格斯发现之后的这段时间里，ATLAS 一直在工作。据 CERN 称，2021 年 6 月，ATLAS 合作提交了第 1000 篇科学文章以供发表。在 10 年的时间里，来自单一设施的尖端研究数量确实令人震惊。但他的工作还没有完成，因为科学家们仍在寻找希格斯玻色子之外的下一个重大发现。
长期以来，人们认为希格斯玻色
子的发现可能涉及理论预测的“超对称”粒子的整个家族。但据 Live Science 此前报道，ATLAS 研究人员在 2021 年进行的一项研究没有发现这样的事情。这对理论家来说是个坏消息，但对其他科学家来说则不一定，因为这意味着当突破终于到来时，可能是完全出乎意料的。
