20世紀初,物質由3種「基本粒子」-電子、質子、中子組成的理論趨於成熟。但1960年代,美國物理學者葛爾曼提出夸克模型,認為質子、中子都是由「夸克(quark)」所組成的,打破了「3種基本粒子」理論,研究基本粒子的粒子物理學領域開始進入百家爭鳴的階段,在粒子物理的研究中,最重要的工具就是「加速器」。

 加速器如何應用在粒子物理研究,這就要從基本粒子的研究方法談起。當兩輛車高速對撞的時候,破壞了車體結構,零件會掉出來。如果把質子、中子、電子想像成為裝滿更小零件的車子,加速器的功能,就是提供動力增加車子速度的引擎,提供粒子能量增加速度。當粒子用很快的速度對撞,就會像車輛零件散落一樣,碎裂出現更小的粒子,這些粒子就是夸克。

 歐洲核子物理研究中心(CERN)是由20個歐洲會員國共同組織的機構。1980年代初期,CERN決定建造1個高能加速器,進行高能碰撞等研究,計畫命名為「高能正負電子對撞機LEP(Large Electron-Positron Collider)」計畫。LEP對撞機位於瑞士西南與法國交界的地底下100公尺處,是一座長達27公里的巨大環型地下隧道,整座設備有24公尺高,1989年正式開始運作,主要任務就是加速正負電子進行對撞實驗。LEP環上設置了128個加速艙,透過微波對電子加速。上方的球狀物可儲藏微波能量,防止廢熱產生減少能量散失。

 1999年歐洲核子物理研究中心決定,讓LEP功成身退,開始「大型強子對撞機LHC(Large Hadron Collider)」計畫。LEP拆解建置LHC時,保留大部分LEP現有的隧道,大部分加速艙都再利用了,只留下少數幾座,2005年本館透過丁肇中先生的協助,典藏了1座銅製加速艙常設在地下1樓開放式典藏庫展出,歡迎有興趣的觀眾來見證台灣在大型粒子實驗計畫的參與。