Wenn im grossen Hadron Collider (LHC) an CERN an CERN zwei Protonenstrahlen auf nie dagewesene Energieniveaus beschleunigt werden, stossen sie mitten im riesigen ATLAS-Detektor frontal zusammen und einzigartige "Ereignisse", die aus Dutzenden oder Hunderten daraus resultierenden Teilchen bestehen, werden erfasst. Der 7.000 Tonnen schwere Detektor besteht aus verschiedenen Schichten von Detektorelementen (gezeigt als verschiedene Farben). Der Hauptzweck jeder schicht ist es, die Art der produzierten Teilchen und deren Position zu erfassen. Einige der Detektoren (die sogenannten Kalorimeter) messen ausserdem die Energie der Teilchen.
Der Hauptzweck des ATLAS -Experiments ist, Antworten auf grundlegende ungelöste Fragen zu geben - zum Beispiel: "Woher kommt Masse?" etc. Im Experiment wird nach neuen Phänomenen und neuen Teilchen gesucht, z.B. supersymmetrischen Teilchen, die Aufschluss über die Art der dunklen Materie geben könnten. Bereits im Juli 2012 wurde von Seiten von ATLAS und CMS - eines anderen LHC-Experimentes - über Beweise für ein neues Teilchen, das Higgs-Boson genannt wurde, informiert. Dieses Teilchen ist begründet auf dem Higgs-Mechanismus, der den Elementarteilchen ihre Masse gibt.
Innerhalb des ATLAS-Detektors finden die Kollisionen statt und Teilchenspuren gehen vom Mittelpunkt des Detektors aus (zoom). Unser momentaner Wissensstand über Teilchenphysik wird im Einzelnen durch das Standardmodell beschrieben.