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ATLAS est l’un des deux détecteurs polyvalents du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Il étudie des domaines de physique très variés, de la recherche du boson de Higgs aux dimensions supplémentaires de l’espace-temps, en passant par les particules qui pourraient former la matière noire.
Les faisceaux de particules du LHC entrent en collision au centre du détecteur ATLAS. Les débris de collision ainsi produits forment de nouvelles particules, qui émergent du point de collision dans toutes les directions. Six sous-systèmes de détection différents disposés en couches autour du point de collision enregistrent la trajectoire, l’impulsion et l’énergie des particules, ce qui permet d'identifier chacune d'elles. Un énorme système d’aimants permet d’incurver la trajectoire des particules et, ainsi, de mesurer leur impulsion.
Les interactions produites dans les détecteurs d’ATLAS créent un énorme flux de données. Pour assimiler ces données, ATLAS utilise un système de « déclenchement » de pointe, qui indique au détecteur les événements devant être enregistrés et ceux devant être ignorés. Des systèmes complexes d’acquisition de données et de calcul sont ensuite utilisés pour analyser les événements enregistrés. Mesurant 46 m de long, 25 m de haut et 25 m de large, et pesant 7000 tonnes, le détecteur ATLAS est le détecteur de particules le plus volumineux jamais construit. Il se situe dans une caverne, à 100 m sous terre, à proximité du site principal du CERN et de la commune de Meyrin, en Suisse.
Plus de 3 000 scientifiques issus de 174 instituts, représentant pas moins de 38 pays, travaillent sur l’expérience ATLAS (février 2012).