我們的世界，如沙灘、人類、行星以及星系，僅由三種基本粒子組成。它們是電子、上夸克和下夸克。這三種粒子組成了原子、分子、化合物，以及宇宙的任何物質。
物理學家為了探索、發現和量化基本粒子，建立了一種將微觀粒子加速對撞的高能物理實驗裝置，即粒子對撞機。其作用是在高能加速器中積累並加速粒子流，達到一定能量時使粒子對撞，產生科學家預期的效果。
例如設在瑞士的歐洲聯合核子物理中心CERN（又稱歐洲粒子物理實驗室）。它的大型強子加速器LHC，是目前全球最大的、能量最高的粒子加速器。它的加速環形隧道位於地下，長度達27公里。粒子在對撞前，數以百萬計的粒子被加速至光速的99.999%。實驗所記錄下來的粒子碰撞過程的軌跡線路圖，是現代物理最前沿的粒子碰撞奇觀，它幫助科學家取得了許多重大科研成果。
LHC實驗還揭示了，伴隨能量的釋放，一種元素可以由另一種元素產生。也就是宇宙學上認為的大爆炸的產物能夠一步步演變為今天宇宙中的所有物質。隨著粒子加速器被改進得更加完善和精密，科學家能夠精確地測量出在粒子碰撞中有多少能量釋放出來，以及靶上的物質同時損失了多少質量。用不同質量的粒子作靶，釋放出的能量總是與靶上質量的損失成正比關係。這恰好驗證了愛因斯坦早年的預言，即質能方程E=mc^2的正確，能量和質量在一定條件下可以相互轉換。
在對撞機中已經觀察和記錄到了碰撞瞬間炫麗的粒子軌跡，那麼科學家是如何分析和解讀這些粒子軌跡的呢？今天的電子探測器可以捕捉到碰撞後粒子運動的軌跡，並且把這些軌跡在計算機上顯示出來。科學家可以直接分析對撞機中發生的碰撞事件，從不同粒子的不同軌跡組成的圖案中，能夠得到諸多有意義的結果。
通常情況下，實驗裝置還被置於磁場中，由粒子在磁場中的偏轉方向可以判定粒子所帶電荷的正或者負。各種不同種類的粒子都具有自己獨有的軌跡形狀，例如一些粒子的軌跡會有方向偏轉，而另一些又是快速形成向內的螺旋線等。
上圖以及下圖均由CERN的計算機模擬出的不同粒子碰撞圖。這些圖是計算機根據從放置在發生粒子碰撞的位置的探測器所得到的真實資料繪製的。換句話說，每一種粒子都有自己獨具特徵的、可以辨別的軌跡。每當碰撞出一種新的、很明顯有未識別的軌跡時，軌跡的偏轉角度、長度、曲率等引數，就會給出這種粒子的質量和行為特徵線索。科學家利用了這種分析方法，如果理論所預言的某種粒子一旦真的在加速器中產生出來，它很快就被“識別身份”。比如，2012年在物理學界引起轟動的希格斯粒子的發現，被標榜為這個時代最偉大的發現之一，其成果正是在CERN取得的。物理學家希格斯（Peter Higgs）在55年前預言了希格斯粒子的存在，它是粒子物理標準模型的拱頂石。
我們的世界，如沙灘、人類、行星以及星系，僅由三種基本粒子組成。它們是電子、上夸克和下夸克。這三種粒子組成了原子、分子、化合物，以及宇宙的任何物質。
物理學家為了探索、發現和量化基本粒子，建立了一種將微觀粒子加速對撞的高能物理實驗裝置，即粒子對撞機。其作用是在高能加速器中積累並加速粒子流，達到一定能量時使粒子對撞，產生科學家預期的效果。
例如設在瑞士的歐洲聯合核子物理中心CERN（又稱歐洲粒子物理實驗室）。它的大型強子加速器LHC，是目前全球最大的、能量最高的粒子加速器。它的加速環形隧道位於地下，長度達27公里。粒子在對撞前，數以百萬計的粒子被加速至光速的99.999%。實驗所記錄下來的粒子碰撞過程的軌跡線路圖，是現代物理最前沿的粒子碰撞奇觀，它幫助科學家取得了許多重大科研成果。
LHC實驗還揭示了，伴隨能量的釋放，一種元素可以由另一種元素產生。也就是宇宙學上認為的大爆炸的產物能夠一步步演變為今天宇宙中的所有物質。隨著粒子加速器被改進得更加完善和精密，科學家能夠精確地測量出在粒子碰撞中有多少能量釋放出來，以及靶上的物質同時損失了多少質量。用不同質量的粒子作靶，釋放出的能量總是與靶上質量的損失成正比關係。這恰好驗證了愛因斯坦早年的預言，即質能方程E=mc^2的正確，能量和質量在一定條件下可以相互轉換。
在對撞機中已經觀察和記錄到了碰撞瞬間炫麗的粒子軌跡，那麼科學家是如何分析和解讀這些粒子軌跡的呢？今天的電子探測器可以捕捉到碰撞後粒子運動的軌跡，並且把這些軌跡在計算機上顯示出來。科學家可以直接分析對撞機中發生的碰撞事件，從不同粒子的不同軌跡組成的圖案中，能夠得到諸多有意義的結果。
通常情況下，實驗裝置還被置於磁場中，由粒子在磁場中的偏轉方向可以判定粒子所帶電荷的正或者負。各種不同種類的粒子都具有自己獨有的軌跡形狀，例如一些粒子的軌跡會有方向偏轉，而另一些又是快速形成向內的螺旋線等。
上圖以及下圖均由CERN的計算機模擬出的不同粒子碰撞圖。這些圖是計算機根據從放置在發生粒子碰撞的位置的探測器所得到的真實資料繪製的。換句話說，每一種粒子都有自己獨具特徵的、可以辨別的軌跡。每當碰撞出一種新的、很明顯有未識別的軌跡時，軌跡的偏轉角度、長度、曲率等引數，就會給出這種粒子的質量和行為特徵線索。科學家利用了這種分析方法，如果理論所預言的某種粒子一旦真的在加速器中產生出來，它很快就被“識別身份”。比如，2012年在物理學界引起轟動的希格斯粒子的發現，被標榜為這個時代最偉大的發現之一，其成果正是在CERN取得的。物理學家希格斯（Peter Higgs）在55年前預言了希格斯粒子的存在，它是粒子物理標準模型的拱頂石。