एटलस प्रयोग, सर्न, जिनेवा, स्विट्जरलैंड

Originally posted 2019-04-13 19:13:20.

एटलस (ए टोरॉइडल एलएचसी अपैरटुएस) स्विट्जरलैंड में सर्न (यूरोपियन ऑर्गेनाइजेशन फॉर न्यूक्लियर रिसर्च) में एक कण त्वरक, लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (एलएचसी) में निर्मित सात कण डिटेक्टर प्रयोगों में से एक है। प्रयोग एलएचसी पर उपलब्ध अभूतपूर्व ऊर्जा का लाभ उठाने और उन घटनाओं का निरीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिसमें अत्यधिक बड़े पैमाने पर कण शामिल होते हैं जो पहले के कम ऊर्जा त्वरक का उपयोग करके देखने योग्य नहीं थे। एटलस जुलाई 2012 में हिग्स बोसोन की खोज में शामिल दो एलएचसी प्रयोगों में से एक था। यह मानक मॉडल से परे कण भौतिकी के सिद्धांतों के सबूत की खोज के लिए भी बनाया गया था।

ATLAS डिटेक्टर 46 मीटर लंबा, 25 मीटर व्यास का है, और इसका वजन लगभग 7,000 टन है; इसमें लगभग 3000 किमी केबल है। यह प्रयोग 38 देशों के 175 से अधिक संस्थानों के 3,000 भौतिकविदों को शामिल करने वाला एक सहयोग है। इस परियोजना का नेतृत्व पीटर जेनी द्वारा पहले 15 वर्षों के लिए किया गया था, 2009 से 2013 के बीच डेविड चार्लटन द्वारा 2013 से 2017 तक और उसके बाद कार्ल जैकब्स द्वारा फ़ेबियोला जियोनोटी का नेतृत्व किया गया था।

सर्न
न्यूक्लियर रिसर्च के लिए यूरोपीय संगठन (फ्रेंच: ऑर्गनाइजेशन यूरोपोपेने डालना ला रीचर्चे न्यूक्लेयर), जिसे सर्न के नाम से जाना जाता है (कॉन्सिल यूरोपोपेन पी ला रिचार्च्यू न्यूक्लेयर नाम से), एक यूरोपीय अनुसंधान संगठन है जो दुनिया में सबसे बड़ी कण भौतिकी प्रयोगशाला संचालित करता है। 1954 में स्थापित, संगठन फ्रेंको-स्विस सीमा पर जिनेवा के उत्तर-पश्चिमी उपनगर में स्थित है और इसमें 23 सदस्य देश हैं। इजरायल एकमात्र गैर-यूरोपीय देश है जिसने पूर्ण सदस्यता दी है। CERN एक आधिकारिक संयुक्त राष्ट्र पर्यवेक्षक है।

संक्षिप्त CERN का उपयोग प्रयोगशाला को संदर्भित करने के लिए भी किया जाता है, जिसमें 2016 में 2,500 वैज्ञानिक, तकनीकी और प्रशासनिक कर्मचारी सदस्य थे, और लगभग 12,000 उपयोगकर्ताओं की मेजबानी की थी। उसी वर्ष, CERN ने 49 पेटाबाइट डेटा उत्पन्न किया।

सर्न का मुख्य कार्य उच्च ऊर्जा भौतिकी अनुसंधान के लिए आवश्यक कण त्वरक और अन्य अवसंरचना प्रदान करना है – परिणामस्वरूप, अंतरराष्ट्रीय सहयोग के माध्यम से सर्न में कई प्रयोगों का निर्माण किया गया है। मेयरीन की मुख्य साइट एक बड़ी कंप्यूटिंग सुविधा की मेजबानी करती है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से प्रयोगों से डेटा को संग्रहीत और विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, साथ ही साथ घटनाओं का अनुकरण भी किया जाता है। शोधकर्ताओं को इन सुविधाओं तक दूरस्थ पहुंच की आवश्यकता होती है, इसलिए प्रयोगशाला ऐतिहासिक रूप से एक प्रमुख विस्तृत क्षेत्र नेटवर्क हब रही है। CERN वर्ल्ड वाइड वेब का जन्मस्थान भी है।

एटलस
पहला साइक्लोट्रॉन, एक शुरुआती प्रकार का कण त्वरक, 1931 में अर्नेस्ट ओ। लॉरेंस द्वारा बनाया गया था, जिसमें कुछ सेंटीमीटर का त्रिज्या और 1 मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट (MeV) का एक कण ऊर्जा होता है। तब से, त्वरक बड़े और अधिक द्रव्यमान के नए कणों का उत्पादन करने की चाह में बड़े हो गए हैं। चूंकि त्वरक बड़े हो गए हैं, इसलिए उन ज्ञात कणों की सूची भी है जिनका उपयोग जांच के लिए किया जा सकता है। आज उपलब्ध कण इंटरैक्शन का सबसे व्यापक मॉडल पार्टिकल फिजिक्स के मानक मॉडल के रूप में जाना जाता है।

हिग्स बोसोन के महत्वपूर्ण अपवाद के साथ, अब एटलस और सीएमएस प्रयोगों द्वारा पता लगाया गया था, मॉडल द्वारा अनुमानित सभी कण पिछले प्रयोगों द्वारा देखे गए थे। जबकि मानक मॉडल यह भविष्यवाणी करता है कि क्वार्क्स, इलेक्ट्रॉनों और न्यूट्रिनों का अस्तित्व होना चाहिए, यह नहीं बताता है कि इन कणों का द्रव्यमान परिमाण के आदेशों से भिन्न क्यों है। इसके कारण, कई कण भौतिकविदों का मानना ​​है कि यह संभव है कि मानक मॉडल teraelectronvolt (TeV) पैमाने पर या उससे अधिक ऊर्जा में टूट जाएगा। यदि इस तरह के परे-मानक-मॉडल भौतिकी का अवलोकन किया जाता है, तो एक नया मॉडल, जो ऊर्जा पर मानक मॉडल के समान होता है, इस प्रकार जांच की जाती है, उच्च ऊर्जा पर कण भौतिकी का वर्णन करने के लिए विकसित किया जा सकता है। वर्तमान में प्रस्तावित अधिकांश सिद्धांत नए उच्च-द्रव्यमान कणों की भविष्यवाणी करते हैं, जिनमें से कुछ एटीएलएएस द्वारा देखे जाने के लिए पर्याप्त प्रकाश हो सकते हैं।

एटलस को एक सामान्य प्रयोजन डिटेक्टर के रूप में तैयार किया गया है। जब लार्ज हैड्रोन कोलाइडर द्वारा निर्मित प्रोटॉन बीम डिटेक्टर के केंद्र में इंटरैक्ट करते हैं, तो विभिन्न प्रकार के विभिन्न कणों के साथ ऊर्जा की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पन्न होती है। किसी विशेष शारीरिक प्रक्रिया पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय, ATLAS को संकेतों की व्यापक संभव सीमा को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह सुनिश्चित करने का इरादा है कि कोई भी नई शारीरिक प्रक्रिया या कण जो भी रूप ले सकते हैं, एटलस उन्हें पता लगाने और उनके गुणों को मापने में सक्षम होगा। टेविट्रॉन और लार्ज इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर जैसे पहले के कॉलाइडर के प्रयोगों को एक समान दर्शन पर आधारित डिज़ाइन किया गया था। हालांकि, लार्ज हैड्रोन कोलाइडर की अद्वितीय चुनौतियां – इसकी अभूतपूर्व ऊर्जा और टक्करों की अत्यधिक उच्च दर – एटलस को पिछले प्रयोगों की तुलना में काफी बड़ा और अधिक जटिल बनाने की आवश्यकता है।

परिधि में 27 किलोमीटर की दूरी पर, लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (LHC) प्रोटॉन के दो बीमों को आपस में टकराता है, प्रत्येक प्रोटॉन 6.5 टी वी ऊर्जा तक ले जाता है – वर्तमान में ज्ञात किसी भी कण की तुलना में द्रव्यमान वाले कणों का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त है, यदि उनके कण मौजूद हैं। एटलस को इन कणों का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, अर्थात् उनके द्रव्यमान, गति, ऊर्जा, जीवनकाल, आवेश, और परमाणु स्पिन। सहभागिता बिंदु पर उत्पन्न सभी कणों की पहचान करने के लिए जहां कण बीम टकराते हैं, डिटेक्टर को विभिन्न प्रकार के डिटेक्टरों से बनी परतों में डिज़ाइन किया गया है, जिनमें से प्रत्येक को विशिष्ट प्रकार के कणों का निरीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। डिटेक्टर की प्रत्येक परत में निकलने वाले विभिन्न निशान प्रभावी कण पहचान और ऊर्जा और गति के सटीक माप के लिए अनुमति देते हैं। (डिटेक्टर में प्रत्येक परत की भूमिका नीचे चर्चा की गई है।) जैसे ही त्वरक द्वारा उत्पादित कणों की ऊर्जा बढ़ती है, इससे जुड़े डिटेक्टरों को उच्च-ऊर्जा कणों को प्रभावी ढंग से मापने और रोकने के लिए बढ़ना चाहिए। 2017 तक, एटीएलएएस सबसे बड़ा डिटेक्टर है जो एक कण कोलाइडर पर बनाया गया है।

भौतिकी कार्यक्रम
एटलस कई अलग-अलग प्रकार के भौतिकी की जांच करता है जो एलएचसी के ऊर्जावान टकराव में पता लगाने योग्य हो सकते हैं। इनमें से कुछ मानक मॉडल की पुष्टि या बेहतर माप हैं, जबकि कई अन्य नए भौतिक सिद्धांतों के लिए संभावित सुराग हैं।

ATLAS के सबसे महत्वपूर्ण लक्ष्यों में से एक मानक मॉडल, हिग्स बोसोन के एक लापता टुकड़े की जांच करना था। हिग्स तंत्र, जिसमें हिग्स बोसोन शामिल है, प्रारंभिक कणों को द्रव्यमान देता है, जिससे फोटॉन द्रव्यमान को छोड़ते हुए डब्ल्यू और जेड बोसोन द्रव्यमान देकर कमजोर बल और विद्युत चुंबकत्व के बीच अंतर होता है। 4 जुलाई, 2012 को, एटलस – सीएमएस के साथ मिलकर, एलएचसी में अपनी बहन प्रयोग – 5 गीगा के आत्मविश्वास स्तर पर हिग्स बोसोन के अनुरूप एक कण के अस्तित्व के लिए साक्ष्य की सूचना दी, जिसमें 125 गीगावॉट या 133 गुना द्रव्यमान है। प्रोटॉन द्रव्यमान। इस नए “हिग्स-जैसे” कण को ​​उसके क्षय से दो फोटोन में और उसके क्षय से चार लेप्टान में पाया गया। मार्च 2013 में, अद्यतन एटलस और सीएमएस परिणामों के प्रकाश में, सर्न ने घोषणा की कि नया कण वास्तव में हिग्स बोसॉन था। प्रयोग यह दिखाने में भी सक्षम थे कि कण के गुणों के साथ-साथ अन्य कणों के साथ बातचीत करने के तरीके भी हिग्स बोसोन के साथ अच्छी तरह से मेल खाते थे, जिसमें स्पिन 0 और सकारात्मक समता होने की उम्मीद है। 2015 और 2016 में एकत्र किए गए कण और डेटा के अधिक गुणों के विश्लेषण ने इसकी और पुष्टि की। 2013 में, मानक भौतिक हिग्स बोसॉन, पीटर हिग्स और फ्रांस्वा एंगलर्ट के अस्तित्व की भविष्यवाणी करने वाले सैद्धांतिक भौतिकविदों में से दो को भौतिकी में नोबेल पुरस्कार दिया गया था।

मामले और एंटीमैटर के व्यवहार के बीच विषमता, जिसे सीपी उल्लंघन के रूप में जाना जाता है, की भी जांच की जा रही है। ब्रह्मांड में पता लगाने वाले एंटीमैटर की कमी की व्याख्या करने के लिए हाल के प्रयोगों, जैसे कि बाबर और बेले, ने मानक मॉडल में पर्याप्त सीपी उल्लंघन का पता नहीं लगाया है। यह संभव है कि भौतिकी के नए मॉडल अतिरिक्त सीपी उल्लंघन का परिचय देंगे, इस समस्या पर प्रकाश डालेंगे। इन मॉडलों का समर्थन करने वाले साक्ष्य को या तो सीधे नए कणों के उत्पादन से पता लगाया जा सकता है, या अप्रत्यक्ष रूप से बी- और डी-मेसन के गुणों के माप से। LHCb, B-mesons को समर्पित एक LHC प्रयोग, बाद के लिए बेहतर अनुकूल होने की संभावना है।

1995 में फर्मीलाब में खोजे गए शीर्ष क्वार्क के गुणों को अब तक केवल लगभग मापा गया है। बहुत अधिक ऊर्जा और अधिक टकराव की दर के साथ, एलएचसी शीर्ष क्वार्क की जबरदस्त संख्या का उत्पादन करता है, जिससे एटलस को अपने द्रव्यमान और अन्य कणों के साथ बातचीत के अधिक सटीक माप करने की अनुमति मिलती है। ये माप मानक मॉडल के विवरण पर अप्रत्यक्ष जानकारी प्रदान करेंगे, जिसमें नई भौतिकी को इंगित करने वाली विसंगतियों को प्रकट करने की संभावना है। इसी तरह के सटीक माप अन्य ज्ञात कणों से बने होंगे; उदाहरण के लिए, एटलस अंततः डब्ल्यू बोसोन के द्रव्यमान को दो बार माप सकता है जैसा कि पहले प्राप्त किया गया है।

एक सिद्धांत जो बहुत वर्तमान शोध का विषय है, वह है सुपरसिमेट्री। सुपरसिममेट्री सैद्धांतिक भौतिकी में कई समस्याओं को हल कर सकती है, जैसे कि गेज सिद्धांत के भीतर पदानुक्रम समस्याएं, और स्ट्रिंग सिद्धांत के लगभग सभी मॉडलों में मौजूद है। सुपरसिमेट्री के मॉडल में नए, अत्यधिक भारी कण शामिल हैं। कई मामलों में ये उच्च-ऊर्जा क्वार्क और स्थिर भारी कणों में क्षय होते हैं जो सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत करने की बहुत संभावना नहीं है। स्थिर कण डिटेक्टर से बच निकलते हैं, एक संकेत के रूप में एक या एक से अधिक उच्च ऊर्जा वाले क्वार्क जेट और बड़ी मात्रा में “लापता” गति से निकल जाते हैं। अन्य काल्पनिक विशाल कण, जैसे कि कालूजा-क्लेन सिद्धांत में, एक समान हस्ताक्षर छोड़ सकते हैं, लेकिन उनकी खोज निश्चित रूप से संकेत देगी कि मानक मॉडल से परे किसी प्रकार का भौतिकी था।

सूक्ष्म ब्लैक होल
ADD मॉडल पर आधारित कुछ परिकल्पनाओं में बड़े अतिरिक्त आयाम शामिल हैं और यह अनुमान लगाते हैं कि LHC द्वारा सूक्ष्म ब्लैक होल का निर्माण किया जा सकता है। ये हॉकिंग विकिरण के माध्यम से तुरंत क्षय होगा, मानक संख्या में सभी कणों को समान संख्या में पैदा करेगा और एटीएलएएस डिटेक्टर में एक असमान हस्ताक्षर छोड़ देगा।

अवयव
एटलस डिटेक्टर में इंटरेक्शन पॉइंट के आसपास कभी बड़े-बड़े संकेंद्रित सिलेंडरों की एक श्रृंखला होती है जहां एलएचसी ऑक्साइड से प्रोटॉन मुस्कराते हैं। इसे चार प्रमुख भागों में विभाजित किया जा सकता है: इनर डिटेक्टर, कैलोरीमीटर, म्यून स्पेक्ट्रोमीटर और चुंबक प्रणाली। इनमें से प्रत्येक बदले में कई परतों से बना है। डिटेक्टर पूरक हैं: इनर डिटेक्टर पटरियों कणों को ठीक करता है, कैलोरीमीटर आसानी से बंद कणों की ऊर्जा को मापता है, और म्यूऑन सिस्टम अत्यधिक मर्मज्ञ म्यूनों के अतिरिक्त माप करता है। दो चुंबक सिस्टम इनर डिटेक्टर और मून स्पेक्ट्रोमीटर में चार्ज कणों को मोड़ते हैं, जिससे उनके मोमेंट को मापा जा सकता है।

एकमात्र स्थापित स्थिर कण जिन्हें सीधे नहीं पाया जा सकता है वे न्यूट्रिनो हैं; उनकी उपस्थिति का पता चला कणों के बीच एक गति असंतुलन को मापने के द्वारा अनुमान लगाया गया है। इस काम के लिए, डिटेक्टर को “हर्मेटिक” होना चाहिए, जिसका अर्थ है कि यह सभी गैर-न्यूट्रिनो का पता लगाना चाहिए, जिसमें कोई अंधा धब्बे नहीं हैं। प्रोटॉन बीम के आसपास उच्च विकिरण क्षेत्रों में डिटेक्टर प्रदर्शन को बनाए रखना एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग चुनौती है।

इनर डिटेक्टर
इनर डिटेक्टर प्रोटॉन बीम अक्ष से कुछ सेंटीमीटर शुरू होता है, 1.2 मीटर की त्रिज्या तक फैला है, और बीम पाइप के साथ 6.2 मीटर लंबाई में है। इसका मूल कार्य असतत बिंदुओं पर सामग्री के साथ उनकी बातचीत का पता लगाकर आवेशित कणों को ट्रैक करना है, कणों के प्रकार और उनकी गति के बारे में विस्तृत जानकारी प्रकट करना। पूरे आंतरिक डिटेक्टर के आसपास का चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कणों का कारण बनता है; वक्र की दिशा एक कण के आवेश को प्रकट करती है और वक्रता की डिग्री इसकी गति को प्रकट करती है। पटरियों के शुरुआती बिंदु कणों की पहचान करने के लिए उपयोगी जानकारी देते हैं; उदाहरण के लिए, यदि पटरियों का एक समूह मूल प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर के अलावा एक बिंदु से उत्पन्न होता है, तो यह एक संकेत हो सकता है कि कण एक हर्डन के क्षय से नीचे क्वार्क (बी-टैगिंग देखें) से आए थे। इनर डिटेक्टर के तीन भाग होते हैं, जिन्हें नीचे समझाया गया है।

डिटेक्टर का सबसे बड़ा हिस्सा पिक्सेल डिटेक्टर, तीन संकेंद्रित परतें और प्रत्येक एंड-कैप पर तीन डिस्क होते हैं, जिसमें कुल 1,744 मॉड्यूल होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का माप 2 सेंटीमीटर 6 सेंटीमीटर होता है। पता लगाने की सामग्री 250 siliconm मोटी सिलिकॉन है। प्रत्येक मॉड्यूल में 16 रीडआउट चिप्स और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं। सबसे छोटी इकाई जिसे पढ़ा जा सकता है वह एक पिक्सेल (50 बाय 400 माइक्रोमीटर) है; प्रति मॉड्यूल लगभग 47,000 पिक्सेल हैं। मिनट पिक्सेल आकार बेहद सटीक ट्रैकिंग के लिए बातचीत बिंदु के बहुत करीब से बनाया गया है। कुल मिलाकर, पिक्सेल डिटेक्टर के 80 मिलियन से अधिक रीडआउट चैनल हैं, जो पूरे प्रयोग के कुल रीडआउट चैनलों का लगभग 50% है। इतनी बड़ी गिनती के बाद एक काफी डिजाइन और इंजीनियरिंग चुनौती पैदा हुई। एक अन्य चुनौती विकिरण की थी, जो कि पिक्सेल डिटेक्टर का संपर्क बिंदु से निकटता के कारण उजागर होता है, यह आवश्यक है कि सभी घटक विकिरण को कठोर कर दें ताकि महत्वपूर्ण एक्सपोज़र के बाद भी संचालन जारी रखा जा सके।

सेमी-कंडक्टर ट्रैकर (SCT) आंतरिक डिटेक्टर का मध्य घटक है। यह पिक्सेल डिटेक्टर की अवधारणा और कार्य के समान है, लेकिन छोटे पिक्सेल के बजाय लंबी, संकीर्ण स्ट्रिप्स के साथ, एक बड़े क्षेत्र के कवरेज को व्यावहारिक बनाता है। प्रत्येक पट्टी 12 सेंटीमीटर तक 80 माइक्रोमीटर मापती है। SCT बीम में विमान के बेसिक ट्रैकिंग के लिए आंतरिक डिटेक्टर का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है, क्योंकि यह पिक्सेल डिटेक्टर की तुलना में बहुत बड़े क्षेत्र पर कणों को मापता है, जिसमें अधिक नमूना बिंदु और लगभग समान (यद्यपि एक आयामी) सटीकता होती है । यह सिलिकॉन स्ट्रिप्स की चार डबल परतों से बना है, और इसमें 6.3 मिलियन रीडआउट चैनल और 61 वर्ग मीटर का कुल क्षेत्र है।

ट्रांजिशन रेडिएशन ट्रैकर (TRT), आंतरिक डिटेक्टर का सबसे बाहरी घटक, स्ट्रॉ ट्रैकर और एक संक्रमण विकिरण डिटेक्टर का एक संयोजन है। पता लगाने वाले तत्व बहाव ट्यूब (तिनके) हैं, प्रत्येक चार मिलीमीटर व्यास और 144 सेंटीमीटर तक लंबा है। ट्रैक पोजीशन माप (स्थिति रिज़ॉल्यूशन) की अनिश्चितता लगभग 200 माइक्रोमीटर है। यह अन्य दो डिटेक्टरों के लिए उतना सटीक नहीं है, लेकिन एक बड़ी मात्रा को कवर करने की लागत को कम करने और संक्रमण विकिरण का पता लगाने की क्षमता के लिए यह आवश्यक था। प्रत्येक पुआल गैस से भरा होता है जो आवेशित कण से गुजरने पर आयनित हो जाता है। तिनके को लगभग ,500१,५०० V पर आयोजित किया जाता है, जो नकारात्मक आयनों को प्रत्येक पुआल के केंद्र से नीचे एक ठीक तार तक ले जाता है, जिससे तार में एक वर्तमान पल्स (सिग्नल) उत्पन्न होता है। संकेतों के साथ तार ‘हिट’ तिनके का एक पैटर्न बनाते हैं जो कण के मार्ग को निर्धारित करने की अनुमति देते हैं। तिनके के बीच, अपवर्तन के व्यापक रूप से भिन्न सूचकांकों वाली सामग्री अति-सापेक्षतावादी आवेशित कणों को संक्रमण विकिरण उत्पन्न करने और कुछ तिनकों में बहुत मजबूत संकेतों को छोड़ने का कारण बनती है। ज़ोनॉन और आर्गन गैस का उपयोग मजबूत संकेतों के साथ तिनके की संख्या बढ़ाने के लिए किया जाता है। चूँकि संक्रमण विकिरण की मात्रा अत्यधिक सापेक्ष कणों (प्रकाश की गति के पास बहुत अधिक गति वाले) के लिए सबसे बड़ी है, और क्योंकि किसी विशेष ऊर्जा के कणों में प्रकाश की गति अधिक होती है, वे कण पथ बहुत अधिक मजबूत संकेतों के साथ हो सकते हैं। सबसे हल्के आवेशित कणों के रूप में पहचाने जाते हैं: इलेक्ट्रॉन और उनके एंटीपार्टिकल्स, पॉज़िट्रॉन। टीआरटी में कुल 298,000 तिनके हैं।

calorimeters
कैलेरीमीटर सोलनॉइडल चुंबक के बाहर स्थित हैं जो इनर डिटेक्टर के चारों ओर हैं। उनका उद्देश्य इसे अवशोषित करके कणों से ऊर्जा को मापना है। दो बुनियादी कैलोरीमीटर सिस्टम हैं: एक आंतरिक विद्युतचुंबकीय कैलोरीमीटर और एक बाहरी हैड्रोमीटर। दोनों कैलोरीमीटर का नमूना ले रहे हैं; अर्थात्, वे उच्च-घनत्व धातु में ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और समय-समय पर इस माप से मूल कण की ऊर्जा का अनुमान लगाते हुए परिणामस्वरूप शावर शावर के आकार का नमूना लेते हैं।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक (EM) कैलोरीमीटर उन कणों से ऊर्जा अवशोषित करता है जो विद्युत चुम्बकीय रूप से संपर्क करते हैं, जिसमें आवेशित कण और फोटॉन शामिल होते हैं। इसकी उच्च सटीकता है, जो अवशोषित ऊर्जा की मात्रा और जमा की गई ऊर्जा के सटीक स्थान पर दोनों है। कण के प्रक्षेपवक्र और डिटेक्टर के बीम अक्ष (या अधिक सटीक रूप से छद्मता) के बीच का कोण और लंबवत विमान के भीतर इसका कोण दोनों लगभग 0.025 रेडियन के भीतर मापा जाता है। बैरल EM कैलोरीमीटर में एग्रोइड आकार के इलेक्ट्रोड होते हैं और ऊर्जा सोखने वाली सामग्री सीसा और स्टेनलेस स्टील होती है, जिसमें तरल आर्गन का नमूना सामग्री के रूप में होता है, और इसे पर्याप्त रूप से ठंडा रखने के लिए EM कैलोरीमीटर के चारों ओर क्रायोस्टेट की आवश्यकता होती है।

हैड्रोन कैलीमीटर उन कणों से ऊर्जा अवशोषित करता है जो ईएम कैलोरीमीटर से गुजरते हैं, लेकिन मजबूत बल के माध्यम से बातचीत करते हैं; ये कण मुख्य रूप से हैड्रोन हैं। यह कम सटीक है, दोनों ऊर्जा परिमाण में और स्थानीयकरण में (केवल 0.1 रेडियन के भीतर)। ऊर्जा को अवशोषित करने वाली सामग्री स्टील होती है, जिसमें चमकती हुई टाइलें होती हैं जो ऊर्जा को जमा करती हैं। कैलोरीमीटर की कई विशेषताओं को उनकी लागत-प्रभावशीलता के लिए चुना जाता है; साधन बड़ा है और इसमें निर्माण सामग्री की एक बड़ी मात्रा शामिल है: कैलोरीमीटर का मुख्य भाग – टाइल कैलोरीमीटर – व्यास में 8 मीटर और बीम अक्ष के साथ 12 मीटर शामिल है। हैड्रोनिक कैलीमीटर के दूर-आगे के खंड आगे के ईएम कैलोरीमीटर के क्रायोस्टैट के भीतर समाहित हैं, और तरल आर्गन का भी उपयोग करते हैं, जबकि तांबे और टंगस्टन को अवशोषक के रूप में उपयोग किया जाता है।

म्यून स्पेक्ट्रोमीटर
म्यून स्पेक्ट्रोमीटर एक बहुत बड़ी ट्रैकिंग प्रणाली है, जिसमें तीन भाग होते हैं: (1) तीन टॉराइडल मैग्नेट द्वारा प्रदान किया जाने वाला एक चुंबकीय क्षेत्र, (2) 1200 चैंबरों का एक सेट जिसमें उच्च स्थानिक सटीकता के साथ मापने वाले आउटगोइंग ल्यून्स, (3) के ट्रैक होते हैं सटीक समय-संकल्प के साथ ट्रिगरिंग कक्षों का एक सेट। इस उप-डिटेक्टर की सीमा डिटेक्टर के पूर्ण त्रिज्या (11 मीटर) से कैलोरीमीटर के करीब 4.25 मीटर के दायरे में शुरू होती है। इसकी जबरदस्त आकार की आवश्यकता म्यूनों की गति को सटीक रूप से मापने के लिए होती है, जो पहले म्यूऑन स्पेक्ट्रोमीटर तक पहुंचने से पहले डिटेक्टर के अन्य सभी तत्वों से गुजरते हैं। इसे मापने के लिए डिज़ाइन किया गया था, स्टैंडअलोन, 3% सटीकता के साथ 100 GeV muons की गति और 10% सटीकता के साथ 1 TeV muons। उपकरण के इतने बड़े टुकड़े को एक साथ रखने की लंबाई पर जाना महत्वपूर्ण था क्योंकि कई दिलचस्प भौतिक प्रक्रियाओं को केवल तभी देखा जा सकता है जब एक या अधिक म्यूऑन का पता लगाया जाता है, और क्योंकि किसी घटना में कणों की कुल ऊर्जा को मापा नहीं जा सकता है। यदि म्यूनों को नजरअंदाज कर दिया गया था। यह इनर डिटेक्टर की तरह ही कार्य करता है, म्यून्स कर्विंग के साथ ताकि उनकी गति को मापा जा सके, एक अलग चुंबकीय क्षेत्र कॉन्फ़िगरेशन, कम स्थानिक परिशुद्धता और बहुत अधिक मात्रा के साथ। यह बस पहचानने वाले मुनियों के कार्य को भी पूरा करता है – अन्य प्रकार के बहुत कम कणों को कैलोरिमीटर से गुजरने की उम्मीद होती है और बाद में मुऑन स्पेक्ट्रोमीटर में सिग्नल छोड़ते हैं। इसमें लगभग एक मिलियन रीडआउट चैनल हैं, और डिटेक्टरों की इसकी परतों का कुल क्षेत्रफल 12,000 वर्ग मीटर है।

चुंबक प्रणाली
एटलस डिटेक्टर चार्ज कणों को मोड़ने के लिए दो बड़े सुपरकंडक्टिंग चुंबक सिस्टम का उपयोग करता है ताकि उनके मोमेंट को मापा जा सके। यह झुकना लोरेंत्ज़ बल के कारण होता है, जो वेग के समानुपाती होता है। चूंकि एलएचसी के प्रोटॉन टक्करों में उत्पादित सभी कण प्रकाश की गति के बहुत करीब से यात्रा कर रहे हैं, इसलिए विभिन्न क्षणों के कणों पर बल बराबर है। (सापेक्षता के सिद्धांत में, गति ऐसी गति पर वेग के लिए रैखिक आनुपातिक नहीं है।) इस प्रकार उच्च गति वाले कण बहुत कम घटते हैं, जबकि कम गति वाले कण काफी घटते हैं; वक्रता की मात्रा निर्धारित की जा सकती है और कण गति को इस मान से निर्धारित किया जा सकता है।

इनर सोलनॉइड इनर डिटेक्टर के आसपास एक दो टेस्ला चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करता है। यह उच्च चुंबकीय क्षेत्र भी बहुत ऊर्जावान कणों को निर्धारित करने के लिए उनकी गति के लिए पर्याप्त वक्र बनाने की अनुमति देता है, और इसकी लगभग समान दिशा और शक्ति माप को बहुत सटीक रूप से बनाने की अनुमति देती है। लगभग 400 मेव से नीचे के क्षणों के कणों को इतनी दृढ़ता से घुमावदार किया जाएगा कि वे क्षेत्र में बार-बार लूप करेंगे और सबसे अधिक संभावना नहीं मापा जाएगा; हालांकि, यह ऊर्जा प्रत्येक प्रोटॉन टक्कर में जारी ऊर्जा के कई टीवी की तुलना में बहुत कम है।

बाहरी टॉरॉयडल चुंबकीय क्षेत्र आठ बहुत बड़े एयर-कोर सुपरकंडक्टिंग बैरल लूप और दो एंड-कैप एयर टॉरॉइडल मैग्नेट द्वारा निर्मित होता है, जो सभी कैलीमीटर के बाहर और म्यूऑन सिस्टम के भीतर स्थित होता है। यह चुंबकीय क्षेत्र 26 मीटर लंबे और 20 मीटर व्यास वाले क्षेत्र में फैला हुआ है, और इसमें 1.6 गीगावाट ऊर्जा संग्रहित है। इसका चुंबकीय क्षेत्र एक समान नहीं है, क्योंकि पर्याप्त आकार का एक सोलेनोइड चुंबक निर्माण के लिए निषेधात्मक रूप से महंगा होगा। यह 2 और 8 टेस्लामीटर के बीच भिन्न होता है।

डिटेक्टर प्रदर्शन
उपरोक्त सभी डिटेक्टरों की स्थापना अगस्त 2008 में समाप्त हो गई थी। डिटेक्टरों ने पहले प्रोटॉन टकराव से पहले 2008 की गिरावट और 2009 के बीच गिरने वाले चुंबक मरम्मत के दौरान लाखों ब्रह्मांडीय किरणों को एकत्र किया था। डिटेक्टर 100% दक्षता के साथ संचालित होता है और प्रदर्शन विशेषताओं को इसके डिजाइन मूल्यों के बहुत करीब प्रदान करता है।

फॉरवर्ड डिटेक्टर
ATLAS डिटेक्टर बहुत आगे क्षेत्र में डिटेक्टरों के एक सेट द्वारा पूरक है। ये डिटेक्टर इंटरैक्शन पॉइंट से काफी दूर एलएचसी टनल में स्थित हैं। मूल विचार ATLAS इंटरैक्शन बिंदु पर निरपेक्ष चमक के बेहतर माप का उत्पादन करने के लिए बहुत छोटे कोणों पर लोचदार बिखरने को मापने के लिए है।

डेटा सिस्टम और विश्लेषण
डिटेक्टर कच्चे डेटा की असहनीय रूप से बड़ी मात्रा में उत्पन्न करता है: प्रति घटना के बारे में 25 मेगाबाइट्स (कच्चे; शून्य दमन इसे 1.6 एमबी तक कम कर देता है), डिटेक्टर के केंद्र में प्रति सेकंड 40 मिलियन बीम क्रॉसिंग से गुणा किया जाता है। यह प्रति सेकंड कच्चे डेटा की कुल 1 पेटाबाइट का उत्पादन करता है। ट्रिगर सिस्टम पहचान करने के लिए सरल जानकारी का उपयोग करता है, वास्तविक समय में, विस्तृत विश्लेषण के लिए बनाए रखने के लिए सबसे दिलचस्प घटनाएं। तीन ट्रिगर स्तर हैं। पहला डिटेक्टर पर आधारित है, जबकि अन्य दो मुख्य रूप से डिटेक्टर के पास एक बड़े कंप्यूटर क्लस्टर पर चलते हैं। प्रथम-स्तरीय ट्रिगर प्रति सेकंड 100,000 घटनाओं का चयन करता है। तीसरे स्तर के ट्रिगर को लागू किए जाने के बाद, कुछ सौ घटनाओं को आगे के विश्लेषण के लिए संग्रहीत किया जाना बाकी है। डेटा की इस राशि के लिए अभी भी प्रति सेकंड 100 मेगाबाइट डिस्क स्थान की आवश्यकता होती है – प्रत्येक वर्ष कम से कम एक पेटाबाइट।

पहले कण डिटेक्टर रीड-आउट और ईवेंट डिटेक्शन सिस्टम समानांतर साझा बसों जैसे VMEbus या FASTBUS पर आधारित थे। चूंकि ऐसी बस वास्तुकला एलएचसी प्रयोगों की डेटा आवश्यकताओं के साथ नहीं रख सकती है, इसलिए सभी डेटा अधिग्रहण प्रणाली प्रस्ताव हाई-स्पीड पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक और स्विचिंग नेटवर्क पर भरोसा करते हैं। एलएचसी प्रयोगों को डिजाइन करने वाले लोगों ने कई ऐसे नेटवर्क का मूल्यांकन किया, जिनमें एसिंक्रोनस ट्रांसफर मोड, स्केलेबल सुसंगत इंटरफ़ेस, फाइबर चैनल, ईथरनेट और IEEE 1355 (स्पेसवायर) शामिल हैं।

ऑफ़लाइन घटना पुनर्निर्माण सभी स्थायी रूप से संग्रहीत घटनाओं पर किया जाता है, जो डिटेक्टर से संकेतों के पैटर्न को भौतिक वस्तुओं, जैसे जेट, फोटॉन और लेप्टन में बदल देता है। घटना के पुनर्निर्माण के लिए ग्रिड कंप्यूटिंग का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जा रहा है, जो भौतिक विश्लेषण के लिए उपयुक्त रूप में बड़ी मात्रा में कच्चे डेटा को कम करने के सीपीयू-गहन कार्य के लिए दुनिया भर में विश्वविद्यालय और प्रयोगशाला कंप्यूटर नेटवर्क के समानांतर उपयोग की अनुमति देता है। इन कार्यों के लिए सॉफ्टवेयर कई वर्षों से विकास के अधीन है, और अब भी परिष्कृत किया जाना जारी रहेगा कि प्रयोग डेटा एकत्र कर रहा है।

सहयोग के भीतर व्यक्ति और समूह इन वस्तुओं के और अधिक विश्लेषण करने के लिए अपना कोड लिख रहे हैं, विशेष भौतिक मॉडल या काल्पनिक कणों के लिए खोजे गए कणों के पैटर्न की खोज कर रहे हैं।