El experimento ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN está listo para comenzar otro capítulo en su búsqueda de nueva física. Una mejora significativa del experimento, denominada Actualización de la Fase I de ATLAS de EE. UU., ha recibido la aprobación Critical Decision-4 del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), que significa la finalización del proyecto y una transición a las operaciones.

"Este hito nos permitirá ampliar los límites de nuestro entendimiento, tras el descubrimiento del bosón de Higgs en el CERN, que resultó en el Premio Nobel de Física 2013, "dijo el director del proyecto, Jonathan Kotcher, científico principal del Laboratorio Nacional Brookhaven del DOE. "La finalización de este proyecto es un paso importante en la campaña de física que se está montando en la frontera energética, que integra tecnología avanzada de aceleradores y detectores para sondear las fuerzas y partículas fundamentales de la naturaleza. Estamos muy emocionados de pasar a la física y el análisis de datos que ha permitido todo este arduo trabajo ".

Dirigido por Brookhaven Lab y Stony Brook University (SBU), La actualización de la fase I de ATLAS de EE. UU. es la etapa inicial de una actualización más grande planificada para el LHC:el proyecto High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC). El objetivo es aumentar sustancialmente la luminosidad del LHC, permitiendo a los científicos recopilar 10 veces más datos de colisiones de partículas, observar procesos muy raros, y hacer nuevos descubrimientos sobre los componentes básicos de la materia. Pero primero, Los experimentos a largo plazo como ATLAS debían someterse a actualizaciones iniciales para prepararse para los próximos años antes de que el LHC pase al modo HL-LHC.

"El experimento ATLAS ha estado a la vanguardia de la exploración y los descubrimientos de la física de partículas de alta energía durante una década, "dijo el director adjunto de proyectos Marc-André Pleier, físico en Brookhaven. "Si bien hemos aprendido mucho hasta ahora, nuestra comprensión actual del universo no puede explicar fenómenos como la materia oscura, energía oscura, o asimetría antimateria / materia. Proporcionar estas actualizaciones de detectores para ATLAS nos permitirá estudiar procesos aún más raros que nunca y arrojar luz sobre rincones poco conocidos o inexplorados de nuestra comprensión de cómo funciona el universo ".

"La actualización de la Fase I de ATLAS de EE. UU. Implicó la construcción de dispositivos electrónicos modernos para reemplazar elementos antiguos por otros más eficientes, pero también proporcionó al experimento funcionalidades nuevas y mejoradas, "dijo el gerente de proyectos Christopher Bee, un científico senior en SBU.

Específicamente, el proyecto se centró en tres componentes de ATLAS:el sistema de activación / adquisición de datos, el calorímetro de argón líquido, y el detector de muones delantero (conocido como New Small Wheel). Conjunto, Las actualizaciones de estos tres componentes proporcionarán a los científicos la capacidad de recopilar datos de manera más eficiente y con mayores tasas de recopilación de datos.

"Cada segundo, hay varios miles de millones de eventos de colisión protón-protón detectados por ATLAS, pero solo se registran unos pocos cientos, "dijo Bee. Esos eventos son seleccionados por el sistema de activación, que examina una gran cantidad de eventos poco interesantes para encontrar aquellos que puedan apuntar a una nueva física o eventos raros del Modelo Estándar. "El sistema de adquisición de datos mueve los datos del detector a través del sistema de activación, y luego almacena los eventos seleccionados para su posterior análisis. Las actualizaciones de este sistema mejorarán su capacidad para seleccionar eventos clave ".

Las actualizaciones de la electrónica del calorímetro aumentarán la precisión de los datos que salen del detector del calorímetro. La nueva rueda pequeña mejorará drásticamente la capacidad de activación y la eficiencia de ATLAS para eventos con muones, partículas subatómicas conocidas como las "primas pesadas" de los electrones.

"En las ejecuciones iniciales del experimento, el disparador de muones tenía una tasa de muones 'falsa' sustancial, ", dijo Pleier." Estaba dando el 'OK' para aceptar una gran fracción de eventos que no eran interesantes. El objetivo principal de la nueva rueda pequeña es reducir drásticamente la tasa de activación falsa ".

12 universidades de EE. UU. Y el Laboratorio Nacional Argonne del DOE colaboraron con Brookhaven Lab y SBU para completar la Actualización de Fase I de ATLAS de EE. UU. A tiempo y dentro del presupuesto. Este proyecto de actualización de $ 44 millones fue apoyado por el DOE ($ 33 ​​millones) y la National Science Foundation (NSF) ($ 11 millones).

"Apreciamos mucho el apoyo tanto del DOE como de la NSF que nos ha permitido alcanzar nuestros objetivos de ayudar a preparar a ATLAS para un futuro brillante, ", dijo Bee." Esperamos aprovechar las nuevas oportunidades científicas que brindan estas actualizaciones ".