建造中的ATLAS，图片拍摄于2004年10月。其当前状态可以在CERN官方网站查阅。通过画面背景中的人群，可以知道设备的尺寸。

历史上第一台回旋加速器是由欧内斯特·劳伦斯于1931年研制。这台回旋加速器的半径只有几厘米，只能制成大约1MeV能量的粒子。从那时起，为了制成更大能量粒子，加速器技术进步飞速。随着加速器的不断升级，它们研究的已知粒子的列表也变得越来越长。描述粒子相互作用最为完整的模型称为标准模型。除了希格斯玻色子以外，其他所有标准模型预测的粒子都已经从实验中证实存在。

尽管标准模型预言了夸克、电子以及中微子的存在，它并没有解释不同粒子间的质量为何有如此大的差别。根据这一违反“规律”的事实，许多粒子物理学家相信标准模型在能量超过一定界限（约1 TeV）时，标准模型可能会失效。假若观测到这种超越标准模型的物理行为，物理学者希望找到一种崭新模型，能够复制标准模型已得到的结果，又能够描述更高能量的粒子物理行为。大多数已经提出的理论预言了新的高质量粒子，其中有一些粒子的质量较低，可以通过超环面仪器观察。

周长27公里的大型强子对撞机会让两束质子发生对撞，每个质子具有7 TeV的能量，这能量足以制成具有已知粒子十倍质量的粒子（假想这样的粒子存在）。大型强子对撞机产生的能量是最早第一台粒子加速器的7百万倍，因此它是新一代粒子加速器的典型代表。

粒子加速器制成的高能量粒子必须通过粒子探测器观察。虽然质子撞击时会发生有趣的现象，仅仅产生这样的现象是不够的。粒子探测器必需能够探测这些粒子，测量它们的质量、动量、能量、带电量和自旋。为了辨识粒子束撞击在相互作用点所制成的每一个粒子，粒子探测器通常必须设计成类似洋葱的构造。不同类型的探测器组成了不同的检测层，每一种探测器都专精于检测某特定种类的粒子。粒子在不同检测层留下的信息可以用来确认粒子的身份，并精确测量其能量和动量。探测器内每一检测层的角色稍后会详细研讨。当加速器产生的粒子的能量增加，相应的探测器的量程必须以相当的尺度增长，从而测量更高能量的粒子。截止于2008年，ATLAS是已经建成的最大的粒子探测器。