ATLAS検出器
ハドロンカロリ-メーター: 鉄とプラスチックシンチレーターのサンドイッチカロリメーター。電磁カロリメーターを貫通してくるハドロンはハドロンシャワーここで発生させる。その落としたエネルギーから元々の粒子のエネルギーを測定する。電磁カロリメーターとともにトリガーを発行する機能も担っている。
ミューオン検出器: ミューオンは上記のカロリーメーターを全て貫通するため一番外側に検出器を置くことで検出できる。4種類のガスチェンバー (CSC, MDT, RPC, TGC) からなり、電離ガスからの電子なだれを信号としてミューオンの通過位置を測定している。またトロイダル磁石も間に挟まっていて4T前後の磁場をミューオン検出器内に供給している。これによってミューオン検出器単体での運動量測定が可能となっており、読み出しに時間のかかる内部飛跡検出器に頼らずに高速トリガーを発行できるようになっている。
ニュートリノや電気的に中性な新物理粒子はほぼ相互作用をせずに検出器の外に抜けていくが、これらは横方向の運動量保存から間接的に存在および横運動量の総和を知ることができる(検出器で見えた粒子と未検出粒子の運動量の横方向の総和は等しいため。ビーム軸方向では陽子の構成要素同士が衝突するため運動量保存が成立しない。)
またこれら以外にも検出器の上流・下流に衝突の「輝度」を測定するための検出器が2種類 (LUCID, ALFA) 設置されている。
飛跡検出器はLHC Run3終了後 (2022年予定) に, LHC高輝度運転に向けてより放射線耐性の高いシリコン検出器への総取り替えが予定されている。
25nsおきに (40MHz) ~10個の陽子の束が衝突点で衝突する一方で, データの読み出しの帯域幅からくる制限はおよそ1kHzであり (1衝突イベントあたり1MB) はるかにシビアである。これはHERAやTevatronでの実験と同じくハドロンコライダーの宿命であり, このため興味のある衝突事象だけを高速で選別して読み出す高度なトリガーシステムが実装されている。
基本的にはハードウェアベースの初段 ("Level-1", L1) とソフトウェアベースの後段 ("High-level Trigger", HLT)で構成されている。
L1では粒子の信号を検出したのち, 検出器上に搭載したFPGAで局所的な情報だけを用いて高速判定を行うことで100kHzほどにレートを抑えてる。 L1では時間分解能に優れた検出器の情報が用いられ、カロリメーターとミューオン検出器によってトリガーが発行される。
HLTでは読み出された全検出器情報をより時間をかけてより精度よく粒子を再構成・測定してさらに選別を行う。HLTに使用する計算機群は地下の検出器付近の付属階に設置されており、2018年以降の運転では40000CPUほどの商用計算機でCPU×事象あたり1秒ほどの計算時間でデータを捌いている。
2012年7月の段階で候補となる新粒子の発見が発表され、その後質量・スピン・パリティーなどの量子数や崩壊分岐比の測定結果から標準模型のヒッグス粒子であることがCMSとの結果と合わせて2013年3月に結論づけられた。 発見当初は光子対への崩壊過程とW/Zボソン対へ崩壊過程のみ確認されていたが、2014年にタウレプトン対、2018年にボトムクォーク対への崩壊も発見され、また同2018年にttH生成過程も発見されトップクォークとの結合も確認されている。 一方でヒッグスの性質の測定も引き続き行われており、特に崩壊分岐比と微分断面積測定が精力的にやられている。 今の所全ての測定結果が標準模型の予言と無矛盾である。
新物理への制限
TeVスケールに新物理を予言するモデルが多数ある中、LHCの陽子陽子衝突はそれらを直接プローブする数少ない (ほとんどの場合唯一の) 実験であり、ATLASでも幅広い新物理・新粒子をカバーした探索プログラムを持っている。これまで現在のところ標準模型の予測から大幅に逸脱するデータのパターンは観測されておらず、標準模型の驚異的な正しさを確認するに止まっているが、同時に代表的な新物理模型・理論に強力な制限をつけている。例えば超対称性理論の強い動機の一つである階層性問題解決のための軽いスカラートップは典型的なシナリオにおいて1TeVまで棄却されている。