Detektor ATLAS je navržen pro zkoumání různých
fyzikálních procesů na urychlovači LHC. Tento detektor začne
fungovat v roce 2007+e a bude
pozorovat a zaznamenávat produkty srážek vstřícných svazků
protonů o energiích 7 TeV každý. Tento detektor o délce 45
metrů a průměru 22 metrů je největší dosud stavěný
experiment částicové fyziky. Celý detektor je znázorněn na následujícím obrázku. Navrhovaná luminosita
urychlovače LHC je 1034 cm-2s- 1,
což při účinném průřezu inelastických pp srážek s=70 mb znamená okolo 25 inelastických
srážek každých 25 ns, tj. zhruba 1 miliardu srážek za
sekundu. Každá taková srážka znamená produkci zhruba 60
nabitých sekundárních částic. Tedy každých 25 ns se bude
produkovat zhruba 1500 částic, za sekundu pak 6.1010
nabitých částic.
Magnetická pole hrají důležitou roli v několika subdetektorech ATLASu. Magnetický systém ATLASU se skládá ze solenoidu a tří systémů toroidů (pro zdůraznění faktu, že magnetické pole toroidů je vytvářeno ve vzduchu, mluví se o toroidech se vzduchovým jádrem = air-core toroids).
Solenoid vytváří magnetické pole o velikosti 2 T a je umístěn uvnitř válcového elektromagnetického kalorimetru - cívka solenoidu je integrována do jeho kryostatu. Supravodivá cívka je navinuta v jedné vrstvě na vnitřek nosného válce s poloměrem 1,22 m. Délka solenoidu je 5,3 m.
Magnetický systém supravodivých toroidů se skládá z 26 m dlouhé válcové části (barrel) s vnitřním průměrem 9,4 m a vnějším průměrem 19,5 m a ze dvou koncových částí (end-cap) o délce 5,6 m a vnitřních průměrech 1,26 m přiložených na každém konci válcové části. Každý toroid se skládá z osmi plochých cívek symetricky uspořádaných kolem osy svazku. Systém toroidů obsahuje více než 70 km supravodivého kabelu a navržený pracovní proud je 20 kA.
Hmotnost celého magnetického systému je 1400 tun, z čehož 700 tun tvoří chladící systém. Válcový toroid je podepřen čtyřmi pilíři a je připevněn k podlaze a ke stěnám haly (tedy spíše podzemní sluje). Koncové části (end-caps) toroidů jsou podepřeny příčným systémem, který podpírá také kalorimetry.
Vnitřní detektor je schopen měřit a rozlišovat dráhy stovek nabitých částic produkovaných ve srážkách. Dráhy částic jsou rekonstruovány použitím souosých vrstev dráhových detektorů. Tok naprodukovaných částic činí více než 100 000 částic na čtvereční milimetr za sekundu, což způsobuje poškození detektoru a výstupní elektroniky. Množství materiálu ve vnitřním detektoru musí být minimalizováno, aby minimálně ovlivňoval dráhy částic.
Vnitřní detektor je znázorněn na předcházejícím obr. a
vyplňuje válcovou dutinu, která je vymezena stěnami kryostatu
elektromagnetického kalorimetru o poloměru R=115 cm a délce
690 cm. Dutina vnitřního detektoru je od koncové části
kalorimetru oddělena polyetylenovým moderátorem, který
snižuje energii neutronů vracejících se z kalorimetru zpět
do dutiny. Opakujeme,že dutina je obklopena solenoidem s
podélným přibližně homogenním polem o velikosti 2 T. 
Vnitřní detektor využívá kombinace několika velmi přesných jemně strukturovaných vrstev polovodičových detektorů ve vnitřní části (tzv. tracker) a polí velkého množství plynových detektorů v podobě tenkých brček (straw tubes) ve vnější části, umožňující velké množství měření na sledovaných drahách (viz. obr. vpravo). Vrstvy trackeru musí být vybaveny elektronikou, která však znamená přítomnost dalšího materiálu a disipaci tepelné energie. To znamená, že celkový počet vrstev musí být omezen (k omezení ovšem vedou např. i finanční důvody).
Návrh detektoru je koncipován tak, že každá dráha částice projde třemi vrstvami pixelových a čtyřmi vrstvami stripových detektorů. Každá vrstva stripů je dvojitá nebo trojitá s dvěma nebo třemi sadami proužků, které jsou vůči sobě pootočeny o malý úhel, aby poskytly měření souřadnice v prostoru. V částicemi přeplněném prostředí vyžaduje efektivita rekonstrukce drah dostatek měření pro dráhu jedné částice, tak aby byly eliminovány nejednoznačnosti způsobené překrytím drah, sekundárními interakcemi, lokální nefunkčností detektorů. K tomu přispívají brčka ve vnější části, která zaznamenávají více než 36 zásahů (v 64 vrstvách) pro jednu dráhu, což umožňuje sledovat dráhu téměř spojitě. Tato tenká brčka (straw tubes) jsou použita na větším poloměru, kde je hustota drah relativně malá. Přesnost a strukturovanost zde není tak velká jako u předchozích vrstev, ale náklady a disipace energie jsou nižší. Společný název pro pixelové a stripové detektory je Semi-Conductor Tracker (SCT=Polovodičový dráhový detektor). Systém tenkých brček se obecně nazývá Transition Radiation Tracker (TRT=Dráhový detektor využívající přechodového záření).
Nejblíže trubice se svazkem jsou umístěny pixelové detektory - obsahují okolo 100 miliónů malinkých obdélníkových plošek (pixelů; pixel=PIXture ELement) uspořádaných do matice na křemíkové destičce. Pixelový systém ATLASu zahrnuje dvě válcové vrstvy a osm disků, které zajistí alespoň dva body pro dráhy s |h| Ł 2,5.
Částice vylétávající z místa srážky lze charakterizovat různými kinematickými veličinami. Často užívanou veličinou je pseudorapidita h=-ln tg(u/2), kde u je úhel výletu částice vzhledem ke svazku. Pseudorapidita je přibližně rovna jiné často používané veličině - rapiditě y =1/2ln[(E+pz)/(E-pz)], kde E je energie částice a pz průmět hybnosti do směru svazku.
Pixelové detektory mají větší odolnost vůči radiaci než křemíkové stripové detektory a jsou schopné určit polohu částic lépe než na 14 mikronů. Systém pixelů je složen z malých modulů pečlivě přichycených ke stabilnímu mechanickému systému, který musí zároveň zajistit chlazení detektoru (0 °C). Výstupní elektronika je implementována přímo na křemíkovém detektoru. Ten se skládá z pole pixelů a sběrnice pro řízení a výstup z elektroniky. Každý modul obsahuje přídavné malé čipy, které jsou využity pro lokální řízení a pro vyrovnávací paměť (buffer) sloužící k přenosu po optických vláknech. Synchronizační, řídící a kalibrační signály jsou přenášeny rovněž přes optická vlákna.
Úroveň radiace v LHC znemožňuje dlouhodobou činnost křemíkových stripových (proužkových) detektorů uvnitř poloměru zhruba okolo 30 cm; proto jsou použity dále od svazku. Pro čtyři vnější válcové vrstvy je použito 11424 jednostranných křemíkových stripových detektorů (plocha 41 m2).
Hlavní myšlenka byla vyrobit detektor co nejvíce modulární a tím minimalizovat počet různých komponent. Všechny čtyři válce jsou sestaveny ze stejných modulů. Každý modul se skládá ze dvou párů identických detektorů připevněných k sobě zadní částí. Požadavky na funkci detektoru vedly k výběru křemíkových proužkových detektorů s malým pootočením různých vrstev. Hlavním problémem při použití křemíkových detektorů je jejich chování po ozáření. Radiační poškození v objemu křemíku zhoršuje parametry detektoru - zvyšuje prosakující (leakage) proud a snižuje vyprazdňovací (depletion) napětí. Tyto nežádoucí efekty mohou být omezeny chlazením detektoru na nízké teploty. Standardně se používají jednostranné detektory, které využívají p+ technologii polovodičů (znaménko + znamená vyšší koncentraci příměsí v křemíku). Je možno použít i technologii n+, ale ta požaduje náročnější zpracování. Je možné využít i oboustranné detektory, které mají zřejmou výhodu v úspoře materiálu.
V největší vzdálenosti od místa srážky je umístěn TRT=dráhový detektor využívající přechodového záření, který obsahuje stovky tisíc plynem plněných tenkých brček obklopených polypropylénovou pěnou ve funkci radiátoru přechodového záření.
Přechodové záření je slabounké záření emitované rychlými částicemi při průchodu rozhraním dvou prostředí s různými indexy lomu.
Částice procházející tímto brčkem ionizuje plyn, čímž produkuje elektrické pulsy na elektrodách. Časový okamžik pulsu poskytne změření polohy těchto částic s přesností 0,15 mm. Součástí plynové směsi je xenon, v němž se konvertují fotony přechodového záření elektronů. Tato skutečnost pomáhá ATLASu rozlišit elektrony od těžkých částic (např. pionu). Pro měření hybnosti je TRT kombinován s SCT; TRT dokončuje identifikaci elektronů. TRT též umožňuje samostatné měření hybnosti, ale s menší přesností. Detektor TRT je sestaven ze tří částí - ze dvou koncových částí s radiálními brčky (měří f a z přímo a R nepřímo z místa vstupu a výstupu v detektoru) a jedné centrální válcové části s brčky orientovanými ve směru osy a měřícími Rf.
Kalorimetry obklopují vnitřní detektor a jsou znázorněny
na následujícím obrázku. Měří energie většiny nabitých
a neutrálních částic pocházejících z místa srážky. Na
rozdíl od jiných detektorů se jejich rozlišení zlepšuje s
rostoucí energií. Jsou tedy vhodné jako detektory při
vysokých energiích. Použité kalorimetry jsou tak zvané ''vzorkovací
kalorimetry'' (sampling calorimeters) - část jejich materiálu
se stará o absorbci (každý kalorimetr obsahuje mnoho
absorbčních desek), část o detekci absorbované energie (tenké
vrstvy tekutého argonu nebo plastový scintilátor). 
Elektromagnetický kalorimetr používá jako aktivní médium kapalný argon (Liquid Argon = LAr). LAr je použit i v koncových částech (end-caps) hadronového kalorimetru. Přední (forward, kupodivu detektor má dvě přední části) LAr kalorimetry jsou umístěny v kryostatu o vnějším poloměru 2,25 m. Scintilační dlaždicový hadronový kalorimetr (Tilecal) obklopuje předcházející struktury. Vnější poloměr Tilecalu je 4,25 m a jeho délka je ±6,10 m (od místa srážky). Celková hmotnost kalorimetrického systému včetně solenoidu je okolo 4000 tun.
Již zmíněné kryostaty zajišťují adekvátní tepelné stínění pro použití kapalného argonu při pracovní teplotě 89 K. Elektromagnetické a hadronové kapalinové argonové kalorimetry jsou umístěny ve třech nezávislých kryostatech (jeden pro válcovou část a dva pro zakončení). Kryostat je vyroben z hliníkové slitiny. Izolace je zajištěna vakuem a mnohovrstvou tepelnou izolací (superinsulation).
V elektromagnetickém kalorimetru ztrácejí energii elektrony
a fotony produkované při srážce. Obsahuje 1024 absorbčních
olověných desek překrytých nerezovou ocelí (pro zvýšení
mechanické pevnosti) s unikátní ''harmonikovitou'' geometrií,
která zajišťuje jednotnou odezvu ve všech směrech. Mezi
deskami je tekutý argon jako aktivní médium. Vrstva argonu je
rozdělena na dvě poloviny (2´1,94
mm) čtecími elektrodami (o tloušťce 300 mm).
Spršky částic produkují v tekutém argonu ionty, které
způsobí elektrické pulsy na oddělených elektrodách.
Snímací systém kalorimetru obsluhuje více než 100 000
detekčních kanálů. 
Při výrobě jsou olověné a ocelové plechy nejdříve nařezány do požadovaných rozměrů a čištěny chemicky a mechanicky. Potom jsou složeny dohromady jako sendvič, který se skládá z pěti prvků (nerezavějící ocel, lepidlo, olovo, lepidlo, nerezavějící ocel). Složený sendvič je přesně zohýbán do požadovaného harmonikovitého tvaru (viz. obr. vpravo). Odezva elektromagnetického kalorimetru silně závisí na tloušťce olova v absorbátorech (zvětšení tloušťky olova o 10 mm sníží odezvu o 0,4 %). Proto je tato tloušťka během výroby velmi pečlivě kontrolována.
Tato část hadronového kalorimetru je navržena tak, aby poskytovala detekci hadronových spršek v oblasti 1,5<|h|<3,2. Je to vzorkovací kalorimetr s měděnými deskovými absorbátory a kapalným argonem jako aktivním médiem. Signál je vyčítán pomocí elektrod, ke kterým jsou připojeny GaAs předzesilovače namontované na vnější poloměr hadronového kalorimetru. Použití GaAs předzesilovačů poskytuje optimální poměr signálu a šumu.
Elektrody jsou umístěny na třech deskách v 8 mm mezeře mezi absorbátory oddělených voštinovou strukturou, které udržují čtyři mezery pro kapalný argon. Měděné absorbátory jsou uzemněné. Každá vodivá deska je připojena k vysokému napětí.
Kalorimetr se skládá ze dvou nezávislých kol (o vnějším poloměru 2,03 mm) podobné konstrukce, ale o různé šířce, umístěných v koncovém kryostatu. Kola váží zhruba 66 a 85 tun a jsou posazena na příčkách přimontovaných ke stěnám kryostatu.
Přední (forward) kalorimetr, který pracuje v oblasti
pseudorapidit 3,1<|h|<4.9, je v
detektoru ATLAS začleněn do koncových částí kryostatu ve
vzdálenosti 5 m od místa interakce. Skládá se ze tří sekcí:
první je vyrobena z mědi, zatímco zbývající dvě z wolframu.
V předním kalorimetru je využita nová struktura elektrod, která je složena z tyčí a trubiček (viz. obr. vpravo) v otvorech kompaktního materiálu. Kapalný argon vyplňuje úzkou mezeru mezi vnějším průměrem tyče a vnitřním průměrem trubičky. Tyč je uvnitř trubičky zajištěna obtočeným křemenným vláknem. Tyč je připojena na napětí 250-500 V, zatímco trubička je uzemněna. Tyto elektrody mají šestiúhelníkové uspořádání v absorbční matici. Osa elektrody je rovnoběžná s osou svazku, a proto dopadající částice vstupuje do kalorimetru pod malým úhlem vzhledem k ose.
Hadronový scintilační dlaždicový kalorimetr vzorkuje energie částic spršky plastovými scintilačními deskami vloženými do železných absorbátorů. Tento kalorimetr je rozdělen na hlavní válec a dvě postranní válcové sekce. Každá se skládá ze sendviče železných desek a dlaždic plastových scintilátorů, vrstvy tvoří roviny kolmé na osu svazku. Pro odvedení světla k fotonásobiči jsou použita vlákna posunující vlnovou délku, která jsou připojena k hranám scintilačních dlaždic. Tomuto kalorimetru, při jehož budování sehrála významnou roli pražská skupina, je věnována samostatná kapitola.
Miony jsou jediné nabité částice, které jsou schopny
projít kalorimetry. Mionový spektrometr měří dráhy mionů
vystupujících z kalorimetru zakřivených polem supravodivých
toroidů. To umožňuje určení jejich hybnosti a znaménka
elektrického náboje. Mionový spektrometr a jeho složení je
znázorněno na následujícím obrázku. Dobrá funkce
mionového spektrometru je potřebná pro fyzikální cíle
experimentu ATLAS, vedle dobrého rozlišení je potřeba rychlá
funkce pro účely triggeru. 
Ve válcové části se dráhový detektor skládá ze tří vrstev komor (viz. obr. níže). Velmi přesné komory jsou doplněny rychlým spouštěcím (trigger) komorovým systémem (viz. obr. výše). Přední část mionového spektrometru se skládá z aktivní ploch, které se překrývají (viz. obr. a obr. níže). Obr. výše ukazuje návrh přesné spouštěcí (trigger) komory. Je užitečné rozlišovat tři oblasti s různými charakteristikami: válcová oblast (|h|<1,05), přechodová oblast (1,05<|h|<1,4) a koncová oblast (|h|>1,4). V přechodové oblasti (1,1<|h|< 1,4) jsou měřeny dráhy mionů třemi snímacími poli. Návrh komor v zakončeních toroidů pro |h|>1,4 je znázorněn na obr. První a druhé snímací pole je před a za koncovým toroidem a třetí je poblíž stěny ''jeskyně''. Komory v přechodové a koncové oblasti jsou složeny z lichoběžníkových útvarů uspořádaných symetricky po osmi. Každá mionová komora se skládá ze dvou vícevrstvých detektorů, které jsou připevněny na podpůrnou konstrukci. Vrstvy jsou tvořeny třemi nebo čtyřmi samostatnými plochami osazenými hustě detektory. Vrstvy obou detektorů jsou od sebe vzdáleny od 15 do 35 cm. Jsou využity dva druhy detektorů.
Trubky se sledovaným driftem iontů (MDT=monitored drift tubes) jsou natlakované tenkostěnné hliníkové trubice s poloměrem 30 mm . Trubice obsahují vysokonapěťové dráty vedoucí v jejich ose. Miony procházející skrze tyto trubice způsobují ionizaci a následný drift iontů k elektrodám. Měření časových okamžiků pulsů z elektrod určuje pozici mionu s přesností lepší než 0,1 mm. MDT budou pracovat při 3-5násobku atmosférického tlaku a bude použita nehořlavá plynová směs. MDT komory se skládají ze dvou vícenásobných vrstev trubic (troj- či čtyřnásobných), viz. obr. vpravo. Vysoké rozlišení kontrastuje s velkými rozměry komor - jednotlivé komory jsou navrženy tak, aby jejich průhyb gravitací byl srovnatelný s minimální odchylkou středu trubice a drátu. Deformace komor je neustále sledována optickým monitorovacím systémem.
Do oblasti velkých h (tj. malých úhlů vzhledem ke svazku) vylétá spousta částic. Toto velké radiační pozadí znemožňuje použití MDT. Proto se v této oblasti používají rychlé mnohodrátové proporcionální komory se segmentovanými proužky katody, které se díky této konstrukci nazývají CSC = Cathode Strip Chambers. Přesnost měření příčné souřadnice (typicky 50 mm) je určena jemností segmentace katody na proužky, které jsou rovnoběžné s anodovými dráty, a určováním těžiště indukovaného náboje na jednotlivých proužcích. Druhá varianta, jak určit příčnou souřadnici, je ze vzdálenosti od anodových drátů (přesnost závisí na jejich vzdálenosti). Pro zvýšení spolehlivosti měření se kombinují oba postupy.
Kromě komor s vysokou přesností obsahuje mionový spektrometr také několik vrstev detektorů, jejichž úlohou je dodat rychlou, byť méně přesnou, informaci o dráze mionů. Používají se dvě technologie: komory s odporovými deskami (RPC = Resistive Plate Chambers) ve válcové části a komory s úzkou štěrbinou (TGC = Thin Gap Chambers) v předních oblastech. RPC je plynový detektor, v němž se oddělené elektrody starají o vytvoření pole a o vyčítání signálu. Pole je vytvářeno dvěma rovnoběžnými bakelitovými deskami, jejichž vnější povrchy jsou pokryty vrstvami grafitu, připojenými ke zdroji vysokého napětí. Na grafitovou vrstvu je přilepen izolační film, tak aby chránil ostatní elektrody od vysokého napětí, a na něj snímací proužkové elektrody, na nichž vzniká signál kapacitní vazbou. Dvě vrstvy kolmých proužků poskytnou dvoudimenzionální informaci o poloze prolétající částice. Jako náplň RPC se používá směs argonu a butanu obohacená několika procenty freonu. Přesnost měření času je řádově několik nanosekund - RPC jsou plynové detektory, které kombinují prostorové rozlišení mnohadrátové komory s časovým rozlišením typickým pro scintilační čítače. Jsou proto velmi vhodné pro sledování částice jak v prostoru tak i v čase. Navíc jsou velmi jednoduché na výrobu a relativně laciné. Podobně TGC vytvářejí pole mezi tenkými (50 mm) dráty a dvěma grafitovými katodami na obou stranách od anodových drátů. Šířka celé mezery mezi katodami je 3,2 mm. Pro výstup jsou pod rovinami grafitových katod vloženy vyčítací elektrody v podobě proužků nebo terčíků.
Jak jsme řekli v úvodu, v ATLASu bude docházet k pp srážkám s frekvencí takřka 1 GHz (shluky protonů se potkávají s frekvencí 40 MHz). Je naprosto nereálné s frekvencí 40 MHz zaznamenávat informaci s objemem zhruba 1 MB na 1 srážku shluků z celého ATLASu (tj. zapsat každou sekundu 2000 km knih s informacemi z detektoru pro další zpracování). Standardním řešením je filtrování událostí tak, aby byly zaznamenávány jen události mimořádně zajímavé, tzv. triggrování.
Samozřejmě lze namítnout, že je zbytečným plýtváním urychlovat tak velký přebytek částic a "nezajímavé" srážky zase pracně s použitím triggru ignorovat. Ono plýtvání a triggrování se děje ptoto, aby byla šance zachytit velmi zajímavé události, které jsou zpravidla velmi řídké.
Trigger systém ATLASu je uspořádán ve třech úrovních, což je znázorněno na následujícím obrázku. Každá úroveň vybere jen část událostí, které prošly předcházející úrovní.
Trigger první úrovně (LVL1) vybírá události podle jednoduchých kritérií, např. přítomnost mionu s vysokou příčnou hybností, přítomnost jetu, chybějící příčná energie atd., a propouští je s frekvencí 75-100 kHz (průměrně každých 10 ms). Na rozhodnutí má k dispozici zhruba 2 ms. Během rozhodování LVL1 jsou data ze všech částí detektoru držena v krátkodobé paměti (pipeline), rozhodování se děje pomocí jednoúčelových procesorů. Informace z LVL1 systému je použita k rozpoznání oblasti detektoru, která obsahuje zajímavé vlastnosti jako např. velké elektromagnetické shluky (elektrony a fotony), jety a miony. Trigger druhé úrovně (LVL2) tedy musí zpracovat mnohem méně informací a snižuje frekvenci toku dat až na 1 kHz. Trigger třetí úrovně (LVL3), nazývaný též ''budovatelem událostí'', má dost času na detailnější kritéria a zapisuje data na záznamové zařízení rychlostí až 100 MB/s (to už je jenom 5 m knih za každou sekundu).