بررسي ساختار و كاركرد آزمايشگاه يابنده «ذره بوزون هيگز»
![]()
سليمان فرهاديان
نگاهي از نزديك به درون حلقه
روز چهارشنبه 14 تير امسال خبر مهمي در رسانه‌هاي علمي جهان پخش شد. خبر اين بود كه محققان مركز پژوهش‌هاي هسته‌اي اروپا (سرن) به نشانه‌هايي دست يافتند كه بيانگر وجود ذره جديدي است. فيزيكدانان بر اين باورند كه ويژگي‌هاي اين ذره با ذره «بوزون هيگز» كه آخرين ذره كشف‌نشده مدل استاندارد فيزيك بنيادي است و تاكنون در هيچ آزمايش تجربي مشاهده نشده بود، همخواني دارد. خبر اين موفقيت علمي به سرعت در رسانه‌ها انتشار يافت. اما اين خبر، براي رسانه‌هاي ايراني معنا و مفهوم ديگري هم داشت: حضور چند ايراني در اين پژوهشگاه باعث شده بود خبرنگاران ايراني، اخبار مربوط به اين رويداد علمي را با جديت بيشتري منتشر كنند. از آنجا كه اين طرح پژوهشي، بزرگ‌ترين طرح بين‌المللي است و كشور ايران نيز چند سال است كه در آن مشاركت دارد و تعدادي از فيزيكدانان ايراني در اين طرح همكاري دارند و همچنين چند دانشجو از دانشگاه‌هاي ايران به سرن اعزام شده‌اند تا دوره دكترا را در آنجا بگذرانند، خبرهاي مربوط به اين آزمايشگاه، بارها در رسانه‌هاي ايراني بازتاب يافته است. دانشمندان ايران بر اين باورند كه مي‌توان طي همكاري با سرن، هزينه‌هاي كمي صرف كرد، ولي به دستاوردهاي علمي و فناوري بسياري رسيد. به باور آنان مشاركت در يك پروژه علمي بين‌المللي همانند ال.اچ.سي دستاوردهاي علمي بسياري را در حوزه فيزيك ذرات بنيادي نصيب ايران خواهد كرد. ايران اميدوار است با كسب تجربه در اين مشاركت بين‌المللي، سال‌هاي آينده بتواند يك شتاب‌دهنده ذره بسازد. به همين مناسبت نگاهي داريم به ساختار ال.اچ‌سي. و روش انجام آزمايش و دستاوردهاي اين آزمايشگاه.
برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) سازمان پژوهش‌هاي هسته‌اي اروپا (CERN) يك ابزار علمي بسيار بزرگ است كه در مرز سوييس و فرانسه در نزديكي ژنو قرار دارد. ال.اچ.سي بزرگ‌ترين و قوي‌ترين شتاب‌دهنده ذره در جهان است و حدود 10هزار فيزيكدان از 80 كشور جهان در آن مشغول پژوهش درباره ذرات ماده هستند تا از زنجيره رويدادهايي باخبر شوند كه جهان ما را طي كسري از ثانيه پس از انفجار بزرگ شكل داد. اين پژوهش‌ها مي‌تواند مشكل‌گشاي معماهاي بسيار گوناگوني باشد، از خواص كوچك‌ترين ذره‌هاي ماده گرفته تا بزرگ‌ترين ساختارهاي موجود در پهنه كيهان.
طراحي و ساخت ال.اچ.سي حدود 20 سال به درازا كشيد و حدود 6/3ميليارد يورو هزينه صرف آن شده است. ابزارهاي اين آزمايشگاه در تونلي به قطر 8/3 متر و طول 27 كيلومتر، در عمق صدمتري سطح زمين قرار دارد. در اين عمق، لايه‌هاي خاك به لحاظ زمين‌شناختي پايدار است و از نفوذ پرتوها به سطح زمين جلوگيري مي‌كند. از اين تونل كه در سال 1989 ساخته شده است، تا سال 2000 در برخورددهنده بزرگ الكترون-پوزيترون (LEP) استفاده مي‌شد. اين شتاب‌دهنده الكترون‌ها را با ضدذره آنها يعني پوزيترون برخورد مي‌داد و خواص ذره‌هاي حاصل از اين برخوردها و برهمكنش‌هاي بين آنها را با دقت زياد بررسي مي‌كرد. براي دسترسي به اين تونل، هشت آسانسور تعبيه شده است. هرچند آسانسورها براي رسيدن از سطح به تونل، در بين راه توقفي ندارند، با اين همه طي كردن مسير بيش از يك دقيقه طول مي‌كشد. كارمندان بخش نگهداري و ايمني براي رفت و آمد در فاصله چندكيلومتري اين هشت ايستگاه از دوچرخه استفاده مي‌كنند. بهره‌برداري از ال.اچ.سي خودكار است و مهندسان در مركز مديريت، بر كار آن نظارت دارند بنابراين وقتي اين آزمايشگاه كار مي‌كند، مهندسان فقط براي تعميرات به درون تونل مي‌روند. در برخوردهاي شديدي كه در اين آزمايشگاه روي مي‌دهد، مطابق رابطه E=mc2 انيشتين، انرژي جنبشي بسيار زياد ذره‌هاي برخوردكننده به ماده تبديل مي‌شود و تمام ذره‌هاي توليدشده در اين برخورد به وسيله آشكارسازها، ثبت و اندازه‌گيري مي‌شود. اين آزمايش سال‌ها به درازا مي‌كشد و در تمام اين سال‌ها در هر ثانيه 600ميليون بار تكرار مي‌شود. ال.اچ‌سي در بيشتر موارد برخورد پروتون-پروتون انجام مي‌دهد كه سه تا از چهار آشكارساز آن (LHCB، CMCو ATLAS) به بررسي اين آزمايش مي‌پردازد.
اما چند هفته در سال هم يون‌هاي سنگين (هسته سرب) شتاب مي‌گيرد و با هم برخورد مي‌كند و نتيجه آن به وسيله آشكارساز اختصاصي آليس (ALICE) بررسي مي‌شود. ال.اچ.سي هم مثل هر شتاب‌دهنده ذره ديگر، سه بخش اصلي دارد؛ لوله‌هاي پرتو، ابزارهاي مولد شتاب و سامانه مغناطيسي. درون دو لوله پرتو (كه هر كدام 3/6 سانتي‌متر قطر دارند)، پروتون‌ها يا يون‌هاي سنگين در خلاف جهت هم حركت مي‌كنند. (پرتو يك لوله در يك جهت و پرتو لوله ديگر در جهت مخالف حركت مي‌كند.) درون اين لوله‌ها خلأ و فشار آن بسيار كم و هم‌اندازه فشار در فضاي بين‌ستاره‌اي است. فشار درون لوله‌ها بايد كم باشد تا از برخورد پرتوها با ذره‌هاي گاز و كاهش شتاب ذره‌ها جلوگيري شود. پروتون‌هاي لازم براي تهيه اين پرتوها را از يك منبع گاز هيدروژن فراهم مي‌كنند. اتم هيدروژن يك پروتون و يك الكترون دارد. دانشمندان با استفاده از تخليه الكتريكي، الكترون هيدروژن را خارج و سپس پروتون‌هاي حاصل را به وسيله ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي به سمت شتاب‌دهنده هدايت مي‌كنند. در ال.اچ.سي به حدود 300 تريليون پروتون نياز داريم، اما از آنجا كه هر سانتي‌مترمكعب هيدروژن در دماي اتاق حاوي حدود 600ميليون تريليون پروتون است، با يك سانتي‌مترمكعب گاز هيدروژن مي‌توان ال.اچ.سي را 200هزار مرتبه پر كرد، البته دو مرتبه شارژ ال.اچ.سي گاز هيدروژن در روز كافي است. بخش سوم هر شتاب‌دهنده، ابزارهاي مولد شتاب است.
پيش از آنكه پروتون‌ها (يا يون‌هاي سنگين) به درون دو لوله پرتو ال.اچ.سي وارد شوند، شتاب‌دهنده‌هاي جانبي كوچك‌تري (كه به ال.اچ.سي وصل است) تا حدود شش‌درصد انرژي نهايي‌شان شتاب مي‌گيرند. وقتي پرتوها به ال.اچ.سي رسيدند، در هشت دستگاه مولد شتاب به انرژي نهايي مي‌رسند. هر مرتبه كه ذره‌ها از اين دستگاه‌هاي مولد شتاب مي‌گذرند، به وسيله ميدان‌هاي الكتريكي قوي شتاب مي‌گيرند. هر موج به يك دسته از پروتون‌ها شتاب مي‌دهد. هر كدام از دو پرتو شامل 2800 دسته مجزاست كه طول هر كدام هفت متر است. پس از گذشت 20دقيقه، پرتوها به انرژي نهايي خود مي‌رسند و تونل ال.اچ.سي را در هر ثانيه 11245 مرتبه دور مي‌زنند. پروتون‌ها طي اين 20 دقيقه مسيري را كه طي كرده‌اند از فاصله رفت و برگشت زمين تا خورشيد بيشتر است. پرتوها با سرعت 9997828/99درصد سرعت نور وارد ال.اچ.سي مي‌شوند و پس از شتاب گرفتن به سرعتي برابر 9999991/99درصد سرعت نور مي‌رسند. اين مقدار به تقريب، حداكثر سرعتي است كه مي‌توان به آن دست يافت چراكه طبق نظريه نسبيت هيچ‌چيز نمي‌تواند سريع‌تر از نور حركت كند. جرم پروتون در حالت سكون برابر با
0/938 Gev (ميليارد الكترون ولت) است، اما پس از شتاب گرفتن جرم (يا انرژي، در اين حالت اين دو كميت با هم برابرند) به هفت‌هزار‌ميليارد الكترون ولت (هفت تراالكترون ولت يا 7TeV) مي‌رسد. اگر به فرض بتوان يك فرد صدكيلوگرمي را در ال.اچ‌سي شتاب داد، جرمش در پايان كار به 700 تن مي‌رسد. اگر هيچ نيروي خارجي نباشد، پروتون‌ها در مسير مستقيم حركت مي‌كنند. براي آنكه مسير حركت پروتون‌ها دايره‌اي شود، مغناطيس‌هاي قوي، لوله‌هاي پرتوها را پوشانده‌اند كه مسير حركت پروتون‌ها را خميده مي‌كند. اين مغناطيس‌ها بخش سوم هر شتاب‌دهنده است.
هر چقدر جرم ذره‌ها بيشتر باشد، به مغناطيس‌هاي قوي‌تري براي هدايت آنها در مسير درست نياز داريم. اين موضوع نشان‌دهنده محدوديت‌هاي شتاب‌دهنده‌هاي ذره است، چراكه در يك شدت ميدان خاص، مواد سازنده سيم‌پيچ‌هاي مغناطيسي نمي‌توانند در برابر نيروي همين ميدان مغناطيسي مقاومت كنند. بخش اصلي دستگاه مغناطيس شامل 1232 آهن‌رباي دوقطبي است كه طول هر كدام 16متر و وزن آن 30 تن است و مي‌تواند ميدان مغناطيسي 33/8 تسلا (150هزار برابر ميدان مغناطيسي زمين) توليد كند. مغناطيس‌هاي به‌كار‌رفته در ال.اچ.سي طراحي ويژه‌اي دارد كه مي‌تواند همزمان دو كار انجام دهد. اين مغناطيس‌ها دو سيم‌پيچ دارد كه هر كدام به دور يكي از لوله‌هاي پرتو پيچيده شده است. وقتي جريان از اين سيم‌پيچ‌ها مي‌گذرد، دو ميدان مغناطيسي به وجود مي‌آورد. جهت ميدان مغناطيسي در يك لوله رو به بالا و در لوله ديگر رو به پايين است، به همين دليل دو پرتو (پروتون يا هسته سرب) كه بار مساوي دارند در يك مسير اما در دو جهت خلاف هم حركت مي‌كنند. ال.اچ.سي علاوه بر مغناطيس‌هاي دوقطبي، چندين مغناطيس چهارقطبي براي متمركز كردن پرتوها و هزاران مغناطيس شش‌قطبي و هشت‌قطبي كوچك ديگر دارد كه كارشان تصحيح اندازه پرتو و موقعيت آنهاست. همه سيم‌پيچ‌هاي مغناطيسي و دستگاه‌هاي شتاب‌دهنده از مواد ويژه‌اي (نيوبيم و تيتانيوم) ساخته شده‌اند كه در دماهاي بسيار كم ابررسانا مي‌شوند، يعني بدون هيچ مقاومتي جريان الكتريسيته را از خود عبور مي‌دهند تا ميدان الكتريكي و مغناطيسي به وجود آيد. براي آنكه مغناطيس‌ها بهترين كاركرد را داشته باشند، بايد آنها را تا دماي منفي 271 درجه سانتي‌گراد (دو كلوين يا دو درجه بالاي صفر مطلق) سرد كرد، يعني سردتر از دماي فضا. براي سرد كردن مغناطيس‌ها بيشتر بخش‌هاي شتاب‌دهنده به يك سامانه توزيع نيتروژن و هيدروژن مايع متصل است. گفتني است يك‌هشتم توان سامانه سرمازايي ال.اچ.سي براي كسب عنوان بزرگ‌ترين سردخانه جهان كافي است. در چهار نقطه از مسير اين تونل زنجيره مغناطيس‌ها قطع مي‌شود.
در اين چهار نقطه شكاف‌هايي است كه ابزارهاي آزمايش ال.اچ.سي و آشكارسازهاي آن قرار دارد و در اين بخش‌ها كه لوله‌هاي پرتوها به شكل X است، مسير حركت پرتوها را به گونه‌اي تغيير مي‌دهند كه با يكديگر برخورد كنند و جايشان نسبت به هم تغيير كند. در اين چهار نقطه با استفاده از لوله‌هاي X شكل، پرتوها را با زاويه 5/1 درجه نسبت به يكديگر مي‌تابانند تا با يكديگر برخورد كنند. آشكارسازهاي عظيم (كه در انتها آنها را شرح مي‌دهيم) در اين تقاطع‌ها يعني مكان برخورد قرار دارند. براي افزايش احتمال برخورد ذره‌ها، اين توده‌هاي ذره را با استفاده از مغناطيس‌هاي ويژه‌اي درست در جلو محفظه برخورد تا قطر 16ميكرومتر (باريك‌تر از موي انسان) و طول 80 ميلي‌متر فشرده مي‌كنند. اين پرتوها چنان باريكند كه كار به هم كوبيدن آنها درست مثل اين است كه دو سوزن را از فاصله 10كيلومتري با چنان دقتي به سمت هم شليك كنيم كه در ميانه راه با هم برخورد كنند اما فناوري پيشرفته ال.اچ.سي انجام اين كار پيچيده و دشوار را ممكن مي‌كند. با اين همه حتي در اين پرتوهاي متمركزشده چگالي بسيار كم است. (چگالي اين پرتوها صد‌ميليون مرتبه كمتر از چگالي آب است.) بنابراين بيشتر ذره‌ها از ميان توده ذره‌هاي مقابل عبور مي‌كنند، بدون اينكه با آنها برخورد كنند يا حتي از سرعت‌شان كاسته شود. بنابراين به‌رغم آنكه در هر توده پروتوني صد‌ميليارد پروتون وجود دارد، وقتي دو توده با هم برخورد مي‌كنند تنها حدود 20 برخورد روي مي‌دهد. با اين همه از آنجا كه برخورد بين توده‌هاي پروتون 31ميليون مرتبه در ثانيه روي مي‌دهد (2800 توده پروتوني ضرب در 11245 مرتبه گشتن پرتوها به دور ال.اچ.سي) هنگامي كه ال.اچ‌سي با بيشينه توان خود كار مي‌كند، حدود 600ميليون برخورد پروتوني در هر ثانيه روي مي‌دهد. انرژي جنبشي يك دسته از پروتون‌هايي كه با نهايت سرعت در حال حركت باشند، برابر انرژي جنبشي يك فيل يك‌تني است كه با سرعت 50 كيلومتر بر ساعت مي‌دود. انرژي كل موجود در پرتو نيز 315 مگاژول (MJ) است كه براي ذوب كردن حدود 500 كيلوگرم مس كافي است. به همين دليل، تلاش‌هاي بسياري براي تضمين امنيت ال.اچ.سي صورت گرفته است. به محض آنكه پرتو ناپايدار شود، حسگرهاي پرتو، ناپايداري را تشخيص مي‌دهند و در كمتر از يك‌هزارم ثانيه پرتو را به سمت خروجي اضطراري هدايت مي‌كنند. پرتوها پيش از آنكه بتوانند خرابي به بار آورند، در اين خروجي‌ها جذب صفحه‌هايي از جنس گرافيت و بتن مي‌شوند.
آزمايش‌ها
ال.اچ.سي دو پروتون را با انرژي زياد به هم مي‌كوبد و سپس ذرات جديد حاصل از تبديل انرژي جنبشي به ماده را آشكار كرده و خواص آن را اندازه مي‌گيرد. طبق فيزيك كوانتوم چنين برخوردهايي به طور قطع همه ذرات مدل استاندارد را توليد مي‌كند. با اين همه احتمال توليد ذرات سنگيني كه دانشمندان در جست‌وجوي آنند بسيار كم است. برخي از اين برخوردهاي ذرات چنان شديد است كه مي‌تواند ذرات جديد و سنگيني را به وجود آورد. طبق پيش‌بيني نظريه‌ها، بوزون هيگز يا ديگر پديده‌هاي كاملا تازه‌اي كه دانشمندان در جست‌وجوي آنند، به ندرت توليد مي‌شود. بنابراين لازم است برخوردهاي بسياري را بررسي كنيم تا در نهايت بتوانيم سوزني را در ميليون‌ها كاهدان بيابيم. به همين دليل است كه ال.اچ.سي. بايد سال‌هاي بسيار 24ساعت شبانه‌روز را كار كند تا به هدفش برسد.
همه رويدادها (هر رويداد يعني يك برخورد همراه با تمامي ذراتي كه توليد مي‌شود) با استفاده از آشكارسازهاي بسيار بزرگي بررسي مي‌شود كه مي‌تواند همه آنچه را كه طي يك برخورد روي داده است، بازسازي كند. آشكارساز را مي‌توان به دوربين‌هاي ديجيتال سه‌بعدي بسيار بزرگي تشبيه كرد كه مي‌تواند در هر ثانيه 40ميليون تصوير تهيه كند. در اين تصويرها، اطلاعات با استفاده از ده‌ها‌ميليون حسگر به صورت ديجيتال جمع‌آوري مي‌شود. اين آشكارسازها را چندلايه مي‌سازند كه هر لايه وظيفه خاص خود را دارد. طبق پيش‌بيني‌ها ذرات سنگيني كه دانشمندان اميدوارند در برخوردهاي ال.اچ.سي. توليد شود، عمر بسيار كوتاهي دارند و به سرعت واپاشي مي‌كنند و به ذرات سبك‌تر و شناخته‌شده تبديل مي‌شوند. پس از هر برخورد شديد، صدها نمونه از ذرات سبك مانند موئون، فوتون و همچنين تعدادي ذره سنگين‌تر مانند پروتون، نوترون و ديگر ذرات با سرعتي بسيار نزديك به سرعت نور وارد آشكارسازها مي‌شود. آشكارسازها با استفاده از اين ذرات سبك، وجود احتمالي ذرات سنگين‌تر كمياب را نتيجه مي‌گيرند. مسير حركت ذره‌هاي باردار در اثر حضور ميدان‌هاي مغناطيسي خميده مي‌شود. با استفاده از شعاع انحناي مسير حركت، گشتاور آنها را اندازه مي‌گيرند زيرا هرچه انرژي جنبشي آنها كمتر باشد، انحناي مسير كمتر است.
براي ذره‌هايي كه انرژي جنبشي زيادي دارند بايد مسير بسيار طولاني را اندازه بگيريم تا بتوان شعاع انحناي آنها را با دقت زياد مشخص كرد. از ديگر بخش‌هاي مهم آشكارسازها، كالريمتر است كه براي اندازه‌گيري انرژي جنبشي (هم ذرات باردار و هم بدون بار) به كار مي‌رود. كالريمترها هم بايد تا آنجا كه امكان دارد، بزرگ باشند تا بتوانند ذرات هرچه بيشتري را جذب كنند. اينها دو دليل اصلي براي بزرگ ساختن آشكارسازهاي ال.اچ.سي. است. آشكارسازها را به گونه‌اي مي‌سازند كه منطقه برهمكنش را كامل دربرگيرد تا بتوان انرژي كل و گشتاور باقي‌مانده هر رويداد را اندازه گرفت و هر رويدادي را با دقت زياد بازسازي كرد. با تركيب اطلاعات حاصل از لايه‌هاي گوناگون آشكارسازها، مي‌توان نوع ذرات مختلف را مشخص كرد. ذرات باردار (الكترون، پروتون و موئون) با يونيزه كردن از خود ردي برجاي مي‌گذارند.
الكترون‌ها بسيار سبك هستند بنابراين به سرعت انرژي خود را از دست مي‌دهند. در حالي كه پروتون‌ها كه سنگين‌ترند، در لايه‌هاي آشكارساز بيشتر نفوذ مي‌كنند. فوتون‌ها خودشان ردي ندارند اما هر فوتون در كالريمتر به يك الكترون و يك پوزيترون تبديل مي‌شود كه انرژي اين ذره‌ها را اندازه مي‌گيرند. انرژي نوترون‌ها را نيز غيرمستقيم اندازه مي‌گيرند. نوترون‌ها انرژي خود را به پروتون‌ها مي‌دهند، سپس اين پروتون‌ها آشكارسازي مي‌شود. موئون‌ها تنها ذراتي هستند كه به آخرين لايه‌هاي آشكارساز مي‌رسند و در آنجا اندازه‌گيري مي‌شوند. هر بخش از آشكارساز با هزاران سيم به يك سيستم قرائت الكترونيك متصل مي‌شود. به محض آنكه يك تكانه ثبت شد، سيستم زمان و مكان دقيق آن را ثبت مي‌كند و اين اطلاعات را به يك كامپيوتر مي‌فرستد. صدها كامپيوتر با هم كار مي‌كنند تا اطلاعات را تركيب كنند.
در سلسله‌مراتب كامپيوترها يك سيستم بسيار سريع هست كه خيلي زود (در كسري از ثانيه) مشخص مي‌كند يك رويداد خاص، جالب و حاوي اطلاعات مهمي هست يا خير. معيارهاي بسيار متفاوتي براي انتخاب رويدادهاي بالقوه خاص و مهم وجود دارد. با توجه به اين معيارها در هر ثانيه از ميان اطلاعات زياد 600ميليون رويداد، تنها چندصد رويداد انتخاب مي‌شود كه آنها را با دقت بررسي مي‌كنند. آشكارسازهاي ال.اچ.سي. با همكاري بين‌المللي طراحي، ساخته و مديريت مي‌شود. دانشمنداني كه در آنجا كار مي‌كنند از موسسه‌هاي تحقيقاتي سرتاسر دنيا آمده‌اند. ال.اچ.سي در مجموع چهار ابزار بزرگ (ATLAS، CMS، LHCb و ALICE) و دو ابزار كوچك (TOTEM و LHCF) دارد. با توجه به اينكه طراحي و ساخت آشكارسازها 20 سال زمان برده است و با توجه به اينكه قرار است اين ابزارها 10 سال كار كند، مي‌توان دريافت كل مدت كار اين طرح برابر دوره كاري يك فيزيكدان است. ساخت اين آشكارسازها نتيجه آن چيزي است كه مي‌توان آن را خرد جمعي نام نهاد. زماني كه دانشمندان به شكل گروهي روي دستگاه يا آشكارسازي كار مي‌كنند، به شيوه كاركرد دستگاه‌ها آگاهند اما هيچ دانشمندي به تنهايي با جزييات و كاركرد دقيق هيچ دستگاهي آشنا نيست. در چنين كارهاي گروهي، هر دانشمندي با ارايه تخصص خود، به موفقيت گروه كمك مي‌كند.
آشكارسازها
دو آشكارساز بزرگ و اصلي ال.اچ.سي به نام‌هاي اطلس (ATLAS) و سي.ام. اس (CMS) آشكارسازهاي چندمنظوره هستند كه در اصل براي جست‌وجوي ذرات جديد طراحي و ساخته شده‌اند. اطلس و سي.ام. اس در دو سوي حلقه ال.اچ.سي روبه‌روي هم قرار دارند و فاصله بين آنها 9 كيلومتر است. داشتن دو آشكارساز كه مستقل از يكديگر طراحي و ساخته شده است، براي تاييد متقابل هر كشف جديدي بسيار ضروري است. در آشكارسازهاي اطلس و سي.ام.اس بيش از دو‌هزار دانشمند از 35 كشور جهان همكاري مي‌كنند. آشكارساز اطلس به شكل استوانه‌اي به قطر 25 متر و طول 45 متر است. وزن آن حدود هفت‌هزار تن است و از اين لحاظ با برج ايفل برابري مي‌كند. ميدان مغناطيسي اين آشكارساز به وسيله يك سيم لوله در بخش داخلي و يك چنبره حلقوي بسيار بزرگ در بخش بيروني توليد مي‌شود. آشكارساز سي.ام.اس. نيز استوانه‌اي به قطر 15 متر و طول 21 متر است و پيرامون مغناطيس، سيم لوله‌اي ابررسانا ساخته شده است و مي‌تواند ميدان مغناطيسي با شدت چهار تسلا توليد كند. يك پوشش از جنس فولاد اين آشكارساز را در برگرفته است و در نتيجه وزن آن به بيش از 12500 تن مي‌رسد. آشكارساز اطلس را در محل نصب ساخته‌اند، اما آشكارساز سي.ام.اس را در قالب 15 تكه در سطح زمين ساخته‌اند و سپس به زيرزمين و درون تونل بردند و در آنجا نصب كردند.
شرق
شرق
