2012年，欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(Large Hadron Collider)发现了人们期待已久的希格斯玻色子(Higgs boson)，这一消息令全世界的科学家和公众欢欣鼓舞。希格斯玻色子被视为粒子物理学标准模型的关键粒子。
尽管有了这一突破，但机器中随后发生的碰撞仍未产生物理学家所称的“新物理学”的证据:这是一门能够解决标准模型似乎会崩溃的领域的科学——比如暗物质、暗能量，以及为什么物质比反物质多。所以现在，粒子加速器和它的探测器得到了升级。
2月5日,美国国家科学基金会和美国国家科学委员会开了绿灯为7500万美元的资金升级ATLAS实验,对撞机的两个7-story高半个足球场那么长detectors-opening门新粒子的发现和罕见的过程。大约550万美元将用于阿特拉斯实验的创始成员芝加哥大学，用于设计和制造升级后的探测器的几个组件。
“这些升级将帮助物理界回答围绕基本粒子宇宙结构的突出问题，”粒子物理学家戴维·米勒(David Miller)助理教授说。“为什么我们知道的基本粒子一开始就存在?”它们背后的潜在模式和结构是什么?”
这些预计将于2026年完成的升级，将使研究人员能够更详细地研究希格斯玻色子;继续寻找暗物质，它占我们宇宙的25%，但从未被直接探测到;识别新的粒子、相互作用和物理特性，如新的对称性或空间维度。
LHC自身的升级将使其亮度(质子束的强度)提高10倍，大大增加在给定时间内发生粒子碰撞的次数。因此，阿特拉斯探测器，即捕捉碰撞图像的“照相机”，也必须进行升级，以便在高速时过滤更多的数据并处理更强烈的辐射。
“我们现有的探测器面临的最大挑战是如何将信号从背景中分离出来。每产生一个有趣的粒子，可能就会有100万个标准粒子衰变，看起来差不多，”对撞机研发领域的知名专家、该项目的另一位负责人马克·奥利里亚(Mark Oreglia)教授说。
芝加哥大学的研究人员将建造部分量热计，该系统测量进入探测器的粒子的能量;以及触发器，它告诉探测器要记录或忽略哪些图像或“事件”。
新的量热计面临的挑战是建造一种灵敏度极高的仪器，它可以即时测量每秒将发生4000万次的200次质子-质子碰撞所产生的光和能量，同时又足够强大，可以承受同样强大的辐射。
芝加哥大学的研究人员已经制造了一些组件的原型，并将它们送去进行严格的测试，以确保它们能够承受大型强子对撞机不断增强的强度。电子设备的建造计划在今年春天开始，本科生将参加电路板的测试，以寻找短路和其他缺陷。
升级后的大型强子对撞机带来的另一个挑战是碰撞产生的数据量。
“在他们的原始形式中，数据量几乎是每秒1拍字节，所以我们不可能节省这么多，”米勒说。“我们必须想出聪明的办法来决定哪些该保留，哪些该扔掉。”
米勒的团队正在与芝加哥大学计算机科学学院协会合作。孔多教授和陈育新教授，利用他们在机器学习方面的开创性工作，开发创新的算法和软件来解决这一前所未有的任务。
“机器学习帮助我们检测数据中的模式，并发现我们可能没有看到的特征，”米勒说。“例如，我正在与Risi Kondor合作建立一种全新类型的神经网络，其固有结构反映了已知的自然对称性。”
美国国家科学基金会提供的7500万美元将补充美国能源部提供的1.63亿美元资金，用于支持探测器的升级。该项目将涉及多个大学和国家实验室。ATLAS是一个大型国际合作项目，由来自182个机构和38个国家的3000名科学家组成。
参与这项工程的其他研究人员和团队还有路易斯·布洛克杰出服务物理学教授金永基(Young-Kee Kim，音);梅尔文·肖彻，克尔斯滕杰出服务物理学教授;恩里科·费米研究所的工作人员的电子发展集团(EDG)和疯子实验室:EDG主任玛丽Heintz EDG研究教授Kelby安德森,EDG工程师莫Bogdan Fukun唐,和疯子实验室主任研究教授罗伯特•加德纳负责人一个NSF的努力称为可伸缩系统实验室开发数据处理系统的所有数据收集和提供平台复杂的数据分析任务。