人們早已發現，自然界中物體之間的相互作用各有區別，多種多樣。簡單來劃分，力可以分為四種：引力、電磁力、維持原子核的強作用力和產生放射衰變的弱作用力。在愛因斯坦的相對論解決了重力問題後，人們開始嚐試建立一個統一的模型，以期解釋通過後三種力相互作用的所有粒子（在生活中，一般隻有引力我們能實實在在地感受到）。
經過長期研究和探索，科學家們建立起被一種被稱為“標準模型”的粒子物理學理論。這種理論把基本粒子（構成物質的亞原子結構）分成三大類：誇克、輕子與玻色子。“標準模型”的出現，使得各種粒子如萬鳥歸林般，擁有了一個共同的“家園”。但是，這一“家園”有個致命缺陷，那就是該模型無法解釋物質質量的來源。
為了彌補上述理論的缺陷，英國科學家彼得·希格斯提出了希格斯場的存在，並進而預言了希格斯玻色子的存在。他假設出希格斯玻色子是物質的質量之源，是電子和誇克等形成了質量的基礎。而其他粒子則在希格斯玻色子構成的“海洋”中遊弋，受其作用而產生慣性，最終才有了質量。之後，所有的粒子在除引力外的另三種力的框架中相互作用，統一於“標準模型”之下，構築成了大千世界。
“標準模型”預言了62種基本粒子的存在，而且這些粒子基本都已被實驗所證實。到目前為止，希格斯玻色子是最後一種未被發現的基本粒子。因此，尋找該粒子，被比喻為尋找粒子物理學領域的“聖杯”。
在對物質微觀結構研究中，研究的物質結構越深入，所需要的能量也越高。高能加速器和高能粒子對撞機，可以把微觀物質，如氫原子核（質子）和帶電的基本粒子如電子等，加速到很高的速度，使它們得到很高的能量，像炮彈一樣進入所要研究的微觀物質或粒子內部；或將這些微觀物質轟擊成碎片，以便研究其內部構造。但是，如何約束帶電的高能粒子束，使它們能沿著預定的軌道去轟擊目標呢？或者使兩束帶電粒子沿著預定的軌道相互碰撞（稱為對撞），從而研究它們的微觀結構呢？這就需要引入磁場了。
磁場為什麼能夠控製和約束高能帶電粒子的運動呢？這就是磁場的洛倫茲力的使用。關於洛倫茲力，在前麵的章節中我們已經有所介紹。洛倫茲力是磁場對運動的帶電粒子的作用力。作用力的大小和方向與磁場的強弱和方向及帶電粒子的電荷量，及運動速度的快慢和方向都有關。中國科學院高能物理研究所建的北京正負電子對撞機的注入器和探測器，就都需要磁場來控製和約束帶電的電子、正電子和其他帶電粒子的運動。
高能物理對撞機可以按照其加速粒子的種類進行分類。強子對撞機是其中一種，它加速的粒子是強子。由誇克組成的粒子稱為強子，它包括重子和介子。介子一般是高能物理過程中的產物，極不穩定，短時間內就會發生衰變，因此不會是對撞機用來加速的粒子。在重子中，相對穩定的是質子和中子，而中子不帶電，無法實現加速過程。也就是說，目前可行的強子對撞機所加速的粒子就隻有質子了。
歐洲大型強子對撞機被稱為世界規模最龐大的科學工程。它將利用高速粒子束相撞產生的巨大能量，來重建“大爆炸”發生後的宇宙形態。大型強子對撞機磁體高16米，長、寬均有十多米，重達1920噸。另外，工程技術人員還專門建造了一個巨型吊架，用四根粗鋼纜吊住這個磁體，借助液壓頂泵，將磁體緩慢放入隧道。長達27千米的環形隧道可被用來加速粒子，使其相撞，創造出與宇宙大爆炸萬億分之一秒時類似的狀態。在高能物理實驗中，粒子加速器和探測器是常用的設備。探測器用來探測碰撞產生的微小粒子，記錄粒子能量、質量等信息。強子對撞機上共有四個對撞點，點上各裝有一個探測器，其中一個為CMS（緊湊型μ介子螺線管）探測器。
知識小百科
什麼是磁暴
當太陽表麵活動旺盛，特別是在太陽黑子極大期時，太陽表麵的閃焰爆發次數也會增加，閃焰爆發時會輻射出X射線、紫外線、可見光及高能量的質子和電子束。其中的帶電粒子形成的電流衝擊地球磁場，引發短波通訊所稱的磁暴。所謂強烈是相對各種地磁擾動而言。其實地麵地磁場變化量較其平靜值是很微小的。在中低緯度地區，地麵地磁場變化量很少有超過幾百納特的（地麵地磁場的寧靜值在全球絕大多數地區都超過3萬納特）。一般的磁暴都需要在地磁台用專門儀器做係統觀測才能發現。
磁暴是常見現象。不發生磁暴的月份是很少的，當太陽活動增強時，可能一個月發生數次。有時一次磁暴發生27天（太陽自轉周期）後，又有磁暴發生。這類磁暴稱為重現性磁暴。重現次數一般為1-2次。