Для получения заряженных частиц высоких энергий используются ускорители заряженных частиц. В основе работы ускорителя лежит взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Ускорение создаётся электрическим полем, способным изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Магнитное поле изменяет направление движения заряженных частиц, не меняя величины их скорости, поэтому в ускорителях оно применяется для управления движением частиц (формой траектории).
По назначению ускорители классифицируются на коллайдеры, источники нейтронов, источники синхротронного излучения, установки для терапии рака, промышленные ускорители и др. Колла́йдер – ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся сообщить частицам высокую кинетическую энергию, а после их столкновений – наблюдать образование других частиц.
Самым крупным кольцевым ускорителем в мире является Большой адро́нный колла́йдер (БАК), построенный в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований, на границе Швейцарии и Франции. В создании БАК принимали участие учёные всего мира, в том числе и из России. Большим коллайдер назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет почти 27 км; адронным – из-за того, что он ускоряет адроны (к адронам относятся, например, протоны). Коллайдер размещён в тоннеле на глубине от 50 до 175 метров. Магнитное поле, направленное перпендикулярно скорости заряженных частиц, заставляет их двигаться в кольце ускорителя по дуге окружности.
Два пучка частиц могут двигаться в противоположных направлениях на огромной скорости (коллайдер разгоняет протоны до скорости 0,999999998 от скорости света). Однако в ряде мест их маршруты пересекаются, что позволяет им сталкиваться, создавая при каждом соударении тысячи новых частиц. Последствия столкновения частиц и являются главным предметом изучения. Учёные надеются, что БАК позволит узнать, как происходило зарождение Вселенной.
