W eksperymencie ATLAS, Polska jest reprezentowana przez zespół złożony z około 50 fizyków, inżynierów i techników z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN, Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH oraz Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego. W 2012 r. eksperymenty ATLAS i CMS dokonały wspólnie odkrycia bozonu Higgsa o masie 125 GeV, elementarnej cząstki skalarnej poszukiwanej od niemal 50 lat. Cząstka ta jest najprostszą manifestacją mechanizmu nadającego masę cząstkom elementarnym i ostatnią brakującą cegiełką Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych.
W 1990 r. CERN uruchomił program Badania i Rozwoju Detektorów dla przyszłych eksperymentów. Jednym z jego członków został prof. Michał Turała, zajmujący się pozycyjnymi detektorami krzemowymi z odczytem VLSI, co w rezultacie utorowało drogę do udziału w przyszłym eksperymencie na LHC.
Krakowscy fizycy i inżynierowie od samego jego początku uczestniczyli w pracach nad opracowaniem szczegółowego programu fizycznego i analizą danych, konstrukcją i chłodzeniem spektrometru, budową krzemowego detektora torów oraz detektora torów wykorzystujących liczniki „słomkowe”, elektroniką dla rejestracji danych oraz sterowania i kontroli eksperymentu.
Bardzo ważnym wkładem były prace nad odpornymi na promieniowanie krzemowymi detektorami cząstek naładowanych. Wysoce wyspecjalizowane, nowatorskie układy scalone odczytu są nieomal wyłącznym ich dziełem. Także w Krakowie zaprojektowano oraz oprogramowano system zasilaczy wysokiego napięcia dla tego samego systemu detektorów krzemowych które, w wyniku wygranego przetargu, zostały wykonane w Polsce, w firmie „Fideltronik”, w ilości ok. 600 modułów (4800 poszczególnych zasilaczy), a wartość kontraktu opiewała na ok. 1,4 M PLN. Krakowscy inżynierowie, wspólnie z kolegami z CERNu, zaprojektowali podpory pod kalorymetr elektromagnetyczny „do przodu” (nośność 1800 ton, przesuwane na poduszkach powietrznych), które zostały następnie wykonane przez firmę „Budimex/Dromex” (na terenie ówczesnej Huty im. T. Sendzimira). Był to częściowo wkład „In-kind”, a częściowo kontrakt komercyjny o wartości ok. 1 M PLN.
Detektor ATLAS, ta wielopiętrowa aparatura opleciona ponad 100 milionami kanałów elektroniki, działała wyśmienicie osiągając 95% wydajności rejestracji danych. Uzyskana wysoka wydajność to także zasługa polskich naukowców, którzy byli zaangażowani w monitorowanie pracy, naprawę usterek i rozwój systemu wyzwalania i akwizycji danych, podsystemów SCT i TRT detektora wewnętrznego oraz dedykowanych detektorów tzw. detektorów do przodu służących do pomiaru cząstek pod małymi kątami.
Zebrane dane doświadczalne, uzyskane przy najwyższych energiach dostępnych w warunkach laboratoryjnych, pozwalają na badanie struktury mikroświata na odległościach rzędu 10-13 m i stwarzają korzystne perspektywy dla badań i odkryć w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych. Polscy fizycy, od samego początku zbierania danych brali udział w pracach związanych z przygotowaniem i rekonstrukcją danych, w szczególności dotyczących precyzyjnego opisu geometrii wewnętrznego detektora eksperymentu ATLAS, optymalizacji i rozwoju algorytmów do analizy danych, dostosowanych zmieniających się parametrów pracy akceleratora, oraz weryfikacji generatorów Monte Carlo używanych w analizach danych.
Naukowcy z Krakowa byli aktywnie zaangażowani w opracowanie algorytmów poszukiwania bozonu Higgsa oraz opracowali pakiet szybkiej symulacji detektora ATLAS, który umożliwił skuteczne wyłanianie najbardziej efektywnych metod, tudzież optymalizację projektu samego detektora. Jedną z krakowskich specjalności była i pozostaje fizyka ciężkiego leptonu tau. To tutaj opracowano metody rekonstrukcji i identyfikacji tej cząstki oraz dokonano pierwszego pomiaru przekroju czynnego na produkcję par tau anty-tau w rozpadach bozonu Z oraz leptonowych rozpadów bozonu W, stanowiących główne tło dla poszukiwań bozonu Higgsa.
Pomimo że Model Standardowy z dużą precyzją opisuje dotychczas uzyskane wyniki doświadczalne, pozostaje teorią niekompletną i poszukiwania efektów wychodzących poza ten model są ciągle prowadzone. W centrum zainteresowań polskich fizyków są poszukiwania ciężkiego, naładowanego lub neutralnego bozonu Higgsa przewidywanego przez rozszerzenia Modelu Standardowego. Program badań realizowanych przez polskich naukowców z wykorzystaniem detektorów do przodu obejmuje tak fundamentalne pomiary jak rozpraszanie elastyczne, pojedynczą, centralną i ekskluzywną dysocjację dyfrakcyjną aż po poszukiwania fizyki spoza Modelu Standardowego.
Polscy naukowcy wnoszą także wiodący wkład do analizy danych dla zderzeń ciężkich jonów przyspieszanych przez akcelerator LHC. W zderzeniach ciężkich jonów przy skrajnie wysokich energiach występują korzystne warunki do wytworzenia plazmy kwarkowo-gluonowej, nowego stanu materii, składającego się z uwolnionych kwarków i gluonów. Precyzyjne poznanie właściwości tego stanu ma kluczowe znaczenie dla testowania sektora silnych oddziaływań Modelu Standardowego. Prowadzone w tym obszarze badania obejmują efekty kolektywne, produkcję dżetów, bozonów elektrosłabych, czy też najcięższych kwarków. Przyspieszane w akceleratorze LHC jony ołowiu stanowią obfite źródło wirtualnych fotonów. Polscy fizycy odegrali dominującą rolę w pierwszej obserwacji niezwykle rzadkiego procesu rozpraszania foton-foton, potwierdzając jedno z najstarszych przewidywań elekrodynamiki kwantowej.
W polskim zespole eksperymentu ATLAS jest miejsce dla młodych adeptów nauki z perspektywą uczestnictwa w projekcie wykorzystującym światowej klasy infrastrukturę badawczą, najnowsze technologie detekcji cząstek i analizy danych oraz oferującym szeroki wachlarz interesujących tematów badawczych.
