ATLAS -experimentet på CERNs Large Hadron Collider (LHC) är redo att börja ett nytt kapitel i sökandet efter ny fysik. En betydande uppgradering av experimentet, kallade U.S. ATLAS Phase I Upgrade, har fått Critical Decision-4-godkännande från US Department of Energy (DOE), betecknar slutförandet av projektet och en övergång till verksamheten.

"Denna milstolpe kommer att göra det möjligt för oss att flytta gränserna för vår förståelse, efter upptäckten av Higgs boson vid CERN, vilket resulterade i Nobelpriset i fysik 2013, "sa projektledaren Jonathan Kotcher, en senior forskare vid DOE:s Brookhaven National Laboratory. "Slutförandet av detta projekt är ett stort steg i fysikkampanjen som monteras vid energigränsen, som integrerar toppmodern accelerator- och detektorteknologi för att undersöka naturens grundkrafter och partiklar. Vi är mycket glada över att vända oss till den fysik och dataanalys som allt detta hårda arbete har möjliggjort. "

Leds av Brookhaven Lab och Stony Brook University (SBU), den amerikanska ATLAS fas I-uppgraderingen är det första steget i en större uppgradering som planeras för LHC-projektet High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC). Målet är att väsentligt öka LHC:s ljusstyrka, gör det möjligt för forskare att samla in 10 gånger mer data från partikelkollisioner, observera mycket sällsynta processer, och göra nya upptäckter om materiens byggstenar. Men först, långsiktiga experiment som ATLAS behövde genomgå inledande uppgraderingar för att förbereda de kommande åren innan LHC kommer att övergå till HL-LHC-läget.

"ATLAS-experimentet har varit i framkant när det gäller utforskning och upptäckter av partikelfysik med hög energi i ett decennium nu, "sade biträdande projektledare Marc-André Pleier, en fysiker på Brookhaven. "Även om vi har lärt oss mycket hittills, vår nuvarande förståelse av universum kan inte förklara fenomen som mörk materia, mörk energi, eller asymmetri mot materia/materia. Genom att tillhandahålla dessa detektoruppgraderingar för ATLAS kan vi studera ännu sällsyntare processer än någonsin tidigare och belysa dåligt förstådda eller outforskade hörn av vår förståelse av hur universum fungerar. "

"Den amerikanska ATLAS fas I -uppgraderingen involverade att bygga modern elektronik för att ersätta åldrande element med mer effektiva, men det gav också experimentet nya och förbättrade funktioner, "sa projektledaren Christopher Bee, en senior forskare vid SBU.

Specifikt, projektet fokuserade på tre komponenter i ATLAS:trigger/datainsamlingssystemet, den flytande argonkalorimetern, och den främre muondetektorn (känd som det nya lilla hjulet). Kombinerad, uppgraderingar till dessa tre komponenter kommer att ge forskare möjlighet att samla in data mer effektivt och med högre datainsamlingshastigheter.

"Varje sekund, det finns flera miljarder proton-protonkollisionshändelser som upptäcks av ATLAS, men bara några hundra registreras, "sa Bee. Dessa händelser väljs av triggersystemet, som siktar genom en mängd ointressanta händelser för att hitta sådana som kan peka på ny fysik eller sällsynta standardmodellhändelser. "Datainsamlingssystemet flyttar data från detektorn genom triggersystemet, och sedan lägger den de valda händelserna på lagring för vidare analys. Uppgraderingar av detta system kommer att förbättra dess förmåga att välja viktiga händelser. "

Uppgraderingar av kalorimeterelektroniken kommer att öka precisionen i data som kommer ut från kalorimeterdetektorn. Det nya lilla hjulet kommer att dramatiskt förbättra ATLAS utlösande förmåga och effektivitet för evenemang med muoner, subatomära partiklar som kallas elektronernas "tunga kusiner".

"I experimentets första körningar, muon -utlösaren hade en betydande "falsk" muonhastighet, "sa Pleier." Det gav "OK" att acceptera en stor bråkdel av händelser som inte var intressanta. Huvudmålet med det nya lilla hjulet är att minska den falska triggningshastigheten dramatiskt. "

12 amerikanska universitet och DOE:s Argonne National Laboratory samarbetade med Brookhaven Lab och SBU för att slutföra den amerikanska ATLAS fas I -uppgraderingen i tid och under budget. Detta uppgraderingsprojekt på 44 miljoner dollar stöddes av DOE (33 miljoner dollar) och National Science Foundation (NSF) (11 miljoner dollar).

"Vi uppskattar mycket stödet från både DOE och NSF som har gjort det möjligt för oss att förverkliga våra mål med att förbereda ATLAS för en ljus framtid, "sa Bee." Vi ser fram emot att dra nytta av de nya vetenskapliga möjligheter som dessa uppgraderingar möjliggör. "