Het experiment is bedoeld om verschijnselen die gepaard gaan zeer zware deeltjes, die niet waarneembaar waren met behulp van eerdere versnellers met lagere energieën, te onderzoeken en kan licht werpen op de nieuwe theorieën in de deeltjesfysica van het standaardmodel, en daarbuiten.
Als de bundels protonen die worden geproduceerd door de Large Hadron Collider in het midden van de detector botsen, kan een verscheidenheid van de verschillende deeltjes met een breed spectrum van energieën worden geproduceerd.
In plaats van zich te concentreren op een bepaald fysisch proces, is ATLAS ontworpen voor het meten van de breedst mogelijke waaier van signalen.
Het eerste cyclotron, een vroeg soort deeltjesversneller, werd gebouwd door Ernest O. Lawrence in 1931, met een straal van slechts een paar centimeter en een deeltje van energie van 1 MeV. Sindsdien zijn versnellers enorm gegroeid in de zoektocht naar nieuwe deeltjes met steeds grotere massa.
Het meest uitgebreide model van interacties tussen deeltjes is het Standaardmodel van de deeltjesfysica.
Als gevolg van deze schending van de "Natuurlijkheid" geloven de meeste natuurkundigen in de mogelijk dat het Standaard Model zal breken op energieniveaus boven de huidige energiegrens van ongeveer een TeV. Indien een dergelijke buiten-het-Standard-Model fysica wordt waargenomen, hoopt men een nieuw model, dat identiek is aan het Standaard Model op energie tot nu toe, kan worden ontwikkeld om de deeltjesfysica bij hogere energieën te beschrijven.
