人们早已发现，自然界中物体之间的相互作用各有区别，多种多样。简单来划分，力可以分为四种：引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射衰变的弱作用力。在爱因斯坦的相对论解决了重力问题后，人们开始尝试建立一个统一的模型，以期解释通过后三种力相互作用的所有粒子（在生活中，一般只有引力我们能实实在在地感受到）。
经过长期研究和探索，科学家们建立起被一种被称为“标准模型”的粒子物理学理论。这种理论把基本粒子（构成物质的亚原子结构）分成三大类：夸克、轻子与玻色子。“标准模型”的出现，使得各种粒子如万鸟归林般，拥有了一个共同的“家园”。但是，这一“家园”有个致命缺陷，那就是该模型无法解释物质质量的来源。
为了弥补上述理论的缺陷，英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在，并进而预言了希格斯玻色子的存在。他假设出希格斯玻色子是物质的质量之源，是电子和夸克等形成了质量的基础。而其他粒子则在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。之后，所有的粒子在除引力外的另三种力的框架中相互作用，统一于“标准模型”之下，构筑成了大千世界。
“标准模型”预言了62种基本粒子的存在，而且这些粒子基本都已被实验所证实。到目前为止，希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子。因此，寻找该粒子，被比喻为寻找粒子物理学领域的“圣杯”。
在对物质微观结构研究中，研究的物质结构越深入，所需要的能量也越高。高能加速器和高能粒子对撞机，可以把微观物质，如氢原子核（质子）和带电的基本粒子如电子等，加速到很高的速度，使它们得到很高的能量，像炮弹一样进入所要研究的微观物质或粒子内部；或将这些微观物质轰击成碎片，以便研究其内部构造。但是，如何约束带电的高能粒子束，使它们能沿着预定的轨道去轰击目标呢？或者使两束带电粒子沿着预定的轨道相互碰撞（称为对撞），从而研究它们的微观结构呢？这就需要引入磁场了。
磁场为什么能够控制和约束高能带电粒子的运动呢？这就是磁场的洛伦兹力的使用。关于洛伦兹力，在前面的章节中我们已经有所介绍。洛伦兹力是磁场对运动的带电粒子的作用力。作用力的大小和方向与磁场的强弱和方向及带电粒子的电荷量，及运动速度的快慢和方向都有关。中国科学院高能物理研究所建的北京正负电子对撞机的注入器和探测器，就都需要磁场来控制和约束带电的电子、正电子和其他带电粒子的运动。
高能物理对撞机可以按照其加速粒子的种类进行分类。强子对撞机是其中一种，它加速的粒子是强子。由夸克组成的粒子称为强子，它包括重子和介子。介子一般是高能物理过程中的产物，极不稳定，短时间内就会发生衰变，因此不会是对撞机用来加速的粒子。在重子中，相对稳定的是质子和中子，而中子不带电，无法实现加速过程。也就是说，目前可行的强子对撞机所加速的粒子就只有质子了。
欧洲大型强子对撞机被称为世界规模最庞大的科学工程。它将利用高速粒子束相撞产生的巨大能量，来重建“大爆炸”发生后的宇宙形态。大型强子对撞机磁体高16米，长、宽均有十多米，重达1920吨。另外，工程技术人员还专门建造了一个巨型吊架，用四根粗钢缆吊住这个磁体，借助液压顶泵，将磁体缓慢放入隧道。长达27千米的环形隧道可被用来加速粒子，使其相撞，创造出与宇宙大爆炸万亿分之一秒时类似的状态。在高能物理实验中，粒子加速器和探测器是常用的设备。探测器用来探测碰撞产生的微小粒子，记录粒子能量、质量等信息。强子对撞机上共有四个对撞点，点上各装有一个探测器，其中一个为CMS（紧凑型μ介子螺线管）探测器。
知识小百科
什么是磁暴
当太阳表面活动旺盛，特别是在太阳黑子极大期时，太阳表面的闪焰爆发次数也会增加，闪焰爆发时会辐射出X射线、紫外线、可见光及高能量的质子和电子束。其中的带电粒子形成的电流冲击地球磁场，引发短波通讯所称的磁暴。所谓强烈是相对各种地磁扰动而言。其实地面地磁场变化量较其平静值是很微小的。在中低纬度地区，地面地磁场变化量很少有超过几百纳特的（地面地磁场的宁静值在全球绝大多数地区都超过3万纳特）。一般的磁暴都需要在地磁台用专门仪器做系统观测才能发现。
磁暴是常见现象。不发生磁暴的月份是很少的，当太阳活动增强时，可能一个月发生数次。有时一次磁暴发生27天（太阳自转周期）后，又有磁暴发生。这类磁暴称为重现性磁暴。重现次数一般为1-2次。
