ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS)

ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) es uno de los cuatro grandes experimentos del LHC, con el cual, el LHC extenderá las fronteras conocidas de la física de altas energías. Diseñado para aprovechar al máximo el potencial del LHC, ATLAS, es un detector de propósito general, aunque su principal objetivo es buscar y encontrar el bosón de Higgs, predicho dentro del Modelo Estándar para explicar el  origen de la masa de las partículas. Además, dada su versatilidad, se realizarán medidas de precisión de las masas del bosón W, así como del quark top, estudios de violación de CP en desintegraciones de partículas B y búsquedas de nueva física: SuperSimetría (SUSY), Dimensiones Extras, etc…

ATLAS es uno de los detectores más grandes jamás creados por la humanidad, con una masa de 7000 toneladas y un tamaño de 22 metros de diámetro por 45 metros de largo. Compuesto por multitud de subdetectores basados en diferentes tecnologías, sigue la filosofía de los experimentos de altas energías con un diseño por capas (o popularmente hablando, de cebolla) ya que las colisiones se producen en su interior y las partículas resultantes van atravesando las diferentes capas de detección de dentro hacia fuera. De este modo, debido a las condiciones experimentales en el LHC, la electrónica y los subdetectores usados deben de ser rápidos (debiendo de registrar los resultados de una colisión de haces cada 25 ns) y resistentes a altas dosis de radiación.

Como puede verse en la figura superior, ATLAS lo forman los siguientes subdetectores (nombrados del más cercano al punto de interacción al más alejado):

• Detector Interno (ID, Inner Detector): es lo que se conoce como tracker, es decir, el sistema de reconstrucción de trazas y vértices. Lo componen tres tipos de subdetectores con distintas tecnologías: Pixels, SemiConductor Tracker (SCT) y Transition Radiation Tracker (TRT). Los dos primeros están basados en detectores de silicio y el último se basa en cámaras gaseosas de deriva. Este subdetector está optimizado para realizar medidas del momento de los leptones a alta luminosidad, para la identificación de partículas y para la reconstrucción de vértices primarios y secundarios.
• Calorímetro Electromagnético (ECAL, Electromacnetic Calorimeter): construido con plomo y Argón líquido (LAr), tiene una geometría en acordeón y  su función básica es la de identificar electrones y fotones con gran precisión así como la de medir ausencia de energía transversal (debida a los neutrinos).
• Calorímetro Hadrónico (HCAL, Hadronic Calorimeter): esta basado en una técnica de sampling con tejas de material centelleador embedido en absorbentes de hierro.  Se encarga principalmente de la detección de jets hadrónicos. Al igual que el ECAL, tiene la capacidad de medir energía transversa perdida.
• Cámaras de muones: es un espectrómetro muónico de alta resolución que proporcionan medidas del momento de los muones. Este subdetector lo componen cuatro tecnologías diferentes y permite dar el trigger de ATLAS.

Por último, ATLAS posee dos imanes para permitir a los distintos subdetectores identificar las distintas partículas asi como sus propiedades. El primero es el solenoide que cierra el detector interno y que le proporciona un campo magnético de 2 T. Y el segundo, lo componen tres toroides que generan el campo magnético para el espectrómetro de muones, llegando a 8 T. Estos imanes superconductores poseen un sistema de refrigeración que los mantiene a 4.5 K mediante un flujo de Helio.