对撞机是一种能够将正负电子或正反质子加速到很高能量，然后将正反粒子迎头相撞的大型实验装置，这种装置可以称得上是实验粒子物理学家的最有力法宝。目前世界上最大的对撞机是欧洲的大型强子对撞机，其周长约为27千米，最近国内争论的要不要建的对撞机周长达到了千米。

对撞机是在回旋加速器的基础上逐步发展出来的。下图为回旋加速器的原理示意图，两个D形盒中间是电场，电场可以对带电粒子进行加速，加速后的粒子进入D形盒中，在D形盒中恒定磁场的作用下做圆周运动。粒子经磁场的偏转后再次进入电场，进入电场时恰好改变电场的方向就能进一步给粒子进行加速。粒子的速度越大在磁场中做圆周运动的半径就会越大，最终从D形盒中飞出。粒子可以获得的速度取决于加速器的半径，半径越大粒子的最终速度就越大。

粒子被加速到比较大的速度后，相对论效应就会明显的表现出来，粒子在磁场中转动的周期会发生改变。为此，科学家们放弃了回旋加速器的恒定的磁场，改用了可以随粒子的能量相应变化的磁场，设计制造出了同步加速器。

同步加速器不需要两个大饼状的D形盒，只需要一个环即可。粒子在这个环中运动，速度小、磁场弱时粒子做圆周运动的半径就会大一些，粒子加速后将磁场也相应的增强就能够保持粒子做圆周运动的半径不变。这样粒子就能够在这个圆环中多次加速，一直加速到很高的能量。

粒子在同步加速器中加速会因同步辐射向外辐射出能量，要想减小因同步辐射造成的能量损失，加速器也需要不断的提高自身的半径以及磁场的强度。归根到底，这都是为了提高粒子的能量。

被加速的粒子撞击一个静止的粒子会使得被撞击的粒子的动能增加，这不是粒子物理学家所希望的，粒子物理学家希望能够将被撞击的粒子撞碎成其他粒子。如何避免将粒子从加速器中获得的能量转换为被撞击粒子的动能呢？很简单，就是让两个粒子迎头相撞，这样就能够充分利用两个粒子的动能将粒子撞碎。对撞机就是由此而发明出来。

所以现在看到的对撞机形状，不是回旋加速器那样的铁饼状，而是一个圆环状。圆环中正负电子或正反质子在磁场的作用下沿相反的方向运动，经过电场加速后磁场再做同步调整使得粒子还能够继续在这个环中做圆周运动。一次次的加速，粒子的能量就会一次次的提高，最后两个能量很高的正反粒子发生了迎头相撞，并被探测器捕捉到，粒子物理学家们就可以根据碰撞情况做他们的研究了。