O experimento ATLAS no Large Hadron Collider (LHC) do CERN está pronto para iniciar outro capítulo em sua busca por uma nova física. Uma atualização significativa para o experimento, denominado U.S. ATLAS Fase I Upgrade, recebeu a aprovação da decisão crítica-4 do Departamento de Energia dos EUA (DOE), significando a conclusão do projeto e uma transição para as operações.

"Este marco nos permitirá ultrapassar os limites do nosso entendimento, após a descoberta do bóson de Higgs no CERN, que resultou no Prêmio Nobel de Física de 2013, "disse o Diretor de Projeto Jonathan Kotcher, um cientista sênior do Laboratório Nacional de Brookhaven do DOE. “A conclusão deste projeto é um passo importante na campanha da física que está sendo montada na fronteira energética, que integra acelerador de última geração e tecnologia de detector para sondar as forças e partículas fundamentais da natureza. Estamos muito entusiasmados em recorrer à física e à análise de dados que todo este trabalho árduo permitiu. "

Liderado pelo Brookhaven Lab e pela Stony Brook University (SBU), o upgrade de Fase I do ATLAS dos EUA é o estágio inicial de um upgrade maior planejado para o LHC - o projeto High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC). O objetivo é aumentar substancialmente a luminosidade do LHC, permitindo que os cientistas coletem 10 vezes mais dados de colisões de partículas, observar processos muito raros, e fazer novas descobertas sobre os blocos de construção da matéria. Mas primeiro, experimentos de longo prazo como o ATLAS precisaram passar por atualizações iniciais para se preparar para os próximos anos antes que o LHC faça a transição para o modo HL-LHC.

"O experimento ATLAS está na vanguarda da exploração e descobertas da física de partículas de alta energia há uma década, "disse o vice-gerente de projetos Marc-André Pleier, um físico em Brookhaven. "Embora tenhamos aprendido muito até agora, nossa compreensão atual do universo não pode explicar fenômenos como a matéria escura, energia escura, ou assimetria antimatéria / matéria. Fornecer essas atualizações de detector para ATLAS nos permitirá estudar processos ainda mais raros do que nunca e lançar luz sobre aspectos mal compreendidos ou inexplorados de nossa compreensão de como o universo funciona. "

"A atualização da Fase I do ATLAS dos EUA envolveu a construção de eletrônicos modernos para substituir elementos antigos por outros mais eficientes, mas também forneceu ao experimento funcionalidades novas e aprimoradas, "disse o Gerente de Projeto Christopher Bee, um cientista sênior da SBU.

Especificamente, o projeto se concentrou em três componentes do ATLAS:o sistema de gatilho / aquisição de dados, o calorímetro de argônio líquido, e o detector de múon avançado (conhecido como a nova roda pequena). Combinado, as atualizações desses três componentes fornecerão aos cientistas a capacidade de coletar dados de maneira mais eficiente e com taxas de coleta de dados mais altas.

"Todo segundo, há vários bilhões de eventos de colisão próton-próton detectados pelo ATLAS, mas apenas algumas centenas são registradas, "disse Bee. Esses eventos são selecionados pelo sistema de gatilho, que vasculha uma profusão de eventos desinteressantes para encontrar aqueles que podem apontar para uma nova física ou eventos raros do Modelo Padrão. "O sistema de aquisição de dados move os dados do detector através do sistema de gatilho, e então coloca os eventos selecionados no armazenamento para análise posterior. As atualizações deste sistema irão melhorar sua capacidade de selecionar eventos importantes. "

As atualizações dos componentes eletrônicos do calorímetro aumentarão a precisão dos dados que saem do detector do calorímetro. A nova roda pequena melhorará drasticamente a capacidade e a eficiência de disparo do ATLAS para eventos com múons, partículas subatômicas conhecidas como "primas pesadas" dos elétrons.

"Nas execuções iniciais do experimento, o gatilho de múon tinha uma taxa de múon "falsa" substancial, "disse Pleier." Estava dando 'OK' para aceitar uma grande fração de eventos que não eram interessantes. O principal objetivo da nova roda pequena é reduzir drasticamente a taxa de acionamento falso. "

12 universidades dos EUA e o Laboratório Nacional de Argonne do DOE colaboraram com o Brookhaven Lab e a SBU para concluir a atualização da Fase I do ATLAS dos EUA dentro do prazo e do orçamento. Este projeto de atualização de $ 44 milhões foi apoiado pelo DOE ($ 33 ​​milhões) e pela National Science Foundation (NSF) ($ 11 milhões).

"Agradecemos muito o apoio do DOE e da NSF, que nos permitiu realizar nossos objetivos de ajudar a preparar a ATLAS para um futuro brilhante, "disse Bee." Estamos ansiosos para capitalizar as novas oportunidades científicas possibilitadas por essas atualizações. "