ATLAS 實驗是世界上最大的原子對撞機大型強子對撞機 (LHC) 中最大的粒子探測器。ATLAS 實驗(“A Toroidal LHC Apparatus”的縮寫)檢測粒子束在 LHC 以接近光速的速度相互碰撞后產生的微小亞原子粒子，該 LHC 由歐洲核研究組織 (CERN) 管理. LHC 的物理學家在 2012 年發現了希格斯玻色子，這在很大程度上要歸功于 ATLAS 實驗的結果。

大型強子對撞機上的粒子束在日內瓦附近環繞了一個 27 公里長的地下環，然后相互碰撞。碰撞會產生向各個方向飛出的粒子，粒子探測器的工作就是盡可能多地捕獲有關它們的信息。

粒子通常沿直線傳播，但如果它們具有非零電荷，則可以通過施加強磁場使它們的路徑彎曲。在 ATLAS 的情況下，這是通過使用一系列稱為環形的非常強大的環形電磁鐵來實現的。根據 ATLAS 開放數據，這些環形線圈為 ATLAS 命名。曲率的大小取決于粒子的動量，因此可以通過繪制粒子的精確軌跡來計算它。

這是由 ATLAS 內部探測器完成的，根據 CERN 的說法，該探測器由三層組成。首先，距離中心光束僅 3.3 厘米處是一個由近 1 億個硅像素組成的矩陣，每個硅像素都比??一粒沙子還小，用于檢測從碰撞點飛濺出來的帶電粒子。

像素探測器周圍是一個由數百萬個“微帶”傳感器組成的半導體定位器，可進一步跟蹤發射的粒子。最后，一個過渡輻射跟蹤器由 300,000 個充氣管組成，每個直徑為 4 毫米，用于在帶電粒子電離氣體時檢測和識別帶電粒子。

內部探測器被一系列熱量計包圍，這些熱量計是阻止和吸收粒子以測量其能量的裝置。最后，該系統的最外層由一個高精度的三層光譜儀組成，旨在檢測一種特別難以捉摸的粒子，稱為μ子。

大型強子對撞機，由 Maximilien Brice、Julien Ordan / CERN 拍攝

據英國科學技術設施委員會稱，ATLAS 長 46 米，直徑 25 m，重 7,000 噸，是迄今為止建造的最大的碰撞探測器。它位于瑞士梅林村附近地表以下100m的地下洞穴中。它最顯著的特點是其巨大的磁系統，采用八個超導環的形式，每個環長 25m。

根據 ATLAS 實驗網站的數據，探測器心臟中發生的粒子碰撞速度約為每秒 10 億次。來自這些碰撞的數據使用超過 1 億個電子通道記錄，然后由世界各地的科學家團隊進行分析。ATLAS 社區擁有 5,500 多名成員，是歷史上最大的科學合作組織之一。

根據 CERN 的說法，ATLAS 是 LHC 的兩個通用探測器之一，還有緊湊型介子螺線管 (CMS) 實驗。盡管這兩種探測器在技術方法和磁體設計上有所不同，但它們具有相同的基本科學目標。根據倫敦大學學院的 ATLAS 團隊的說法，這些問題包括解決科學家對宇宙的一些最大的未解決問題，例如暗物質的確切性質、為什么物質比反物質豐富得多，以及太空是否還有其他未被發現的問題方面。

迄今為止，ATLAS 最偉大的時刻無疑是發現了希格斯玻色子。該粒子早在 1960 年就被預測存在，但由于其質量大且存在短暫，因此前幾代粒子探測器從未觀察到它。然而，漫長的搜索終于在 2012 年結束，當時 ATLAS 和 CMS 都檢測到了希格斯粒子。

在希格斯發現之后的這段時間里，ATLAS 一直在工作。據 CERN 稱，2021 年 6 月，ATLAS 合作提交了第 1000 篇科學文章以供發表。在 10 年的時間里，來自單一設施的尖端研究數量確實令人震驚。但他的工作還沒有完成，因為科學家們仍在尋找希格斯玻色子之外的下一個重大發現。

長期以來，人們認為希格斯玻色

子的發現可能涉及理論預測的“超對稱”粒子的整個家族。但據 Live Science 此前報道，ATLAS 研究人員在 2021 年進行的一項研究沒有發現這樣的事情。這對理論家來說是個壞消息，但對其他科學家來說則不一定，因為這意味著當突破終于到來時，可能是完全出乎意料的。