在地球上，我們平時所能看到的一切物質都是由質子、中子、電子組成，還有大量的光子，當然自然界中還包括一些我們無法感知的東西，有正反中微子，大質量暗物質粒子，以及只會在短時間內存在的高能粒子。

在這些粒子中，中微子是質量最輕的粒子，但他不帶電荷，而電子是第二輕的粒子，帶一個負電荷，質量為5.11×10^3（eV/c^2），而質子帶正電荷，質量為9.38×10^8（eV/c^2)，其質量約為電子的1836.5倍。其中電子是費米實驗室大型正負電子對撞機（LEP）中所使用的加速粒子，而質子是目前人類所擁有最能量的歐洲核子研究中心大型強子對撞機所使用的加速粒子。

它們的工作原理是一樣的，都是利用就是為帶電粒子提供一個加速的電場，使帶電粒子獲得速度，然后在帶電粒子經過的范圍提供一個根據其速度可變的磁場，使帶電粒子的加速路徑彎曲成一穩定的圓環。因此只要電場、磁場足夠強，帶電粒子就能獲得足夠的速度。

一般環形加速器優于直線性加速器，因為帶電粒子可以一次又一次地使用相同的“軌跡”來獲得越來越高的能量，從而使粒子加速到與光速相差不到1公里每秒的速度。這里有個問題就是，為什么粒子加速器升級以后，也就是大型強子對撞機使用的是質子，而不是電子？在我們的認識里，電子質量更輕，應該更容易獲得加速，達到更高的速度。

而且質子還有一個明顯的缺點，質子不是基本粒子，它是由三個夸克和膠子組成的。當LHC碰撞兩個質子時，碰撞能量不僅會在每個質子的三個夸克之間分散，而且還會在內部的所有膠子之間分散。這樣不僅會讓碰撞的能量不夠集中，而且還會產生大量的“垃圾”也就是所謂的碰撞碎片，因此會讓碰撞點一場的“混亂”，我們想要探測產生的新粒子就是十分困難。

但是，對于大型正負電子對撞機來說，電子確實質量小容易加速，也是基本粒子，碰撞后在相撞點的能量比較集中，也沒有過多的“碎片”，直覺上應該比質子好。但在物理上電子卻無法達到與質子相同的能量。這是為什么呢？

實際上，在大型強子對撞機之前，LEP或大型電子正電子對撞機使用的環形跑道周長也是27公里。但是，后來的大型強子對撞機的能量可以達到13TeV或13,000,000,000,000電子伏特，LEP卻只能達到114GeV的能量或114,000,000,000電子伏特。為什么會有這么大的差異呢？這不是因為環的大小（相同），也不是因為磁體的強度（可能相同但不會有太大的不同），也不是因為質子電子質量的問題，而是因為當帶電粒子在彎曲的磁場中加速時會發出電磁輻射。

這種現象被稱為同步加速器輻射，而這種輻射的能量損失與帶電粒子質量的四次方成反比，這意味著當電子的質量比質子小1836倍時，它會以10 ^ 13倍的速度失去能量！而質子損失的能量就相對來說比較慢，在相同情況下，質子就可能達到更高的能量或更高的速度。

因此在LEP之后的LHC我們就使用了質子作為加速粒子。但通過上文我們也知道質子也有它的缺點。我們有沒有一種介于質子和電子之間的提到粒子呢？

就是μ子，它和電子是近親，屬性基本相同，什么自旋、電荷、磁矩都是一樣的，但其質量是電子的206倍，這就彌補了電子質量的不足。而且μ子與質子相比，其是基本粒子可以有效的解決碰撞后能量比較分散的現象。

但μ子也有自身的缺點，因為μ子屬于不穩定粒子，會在平均2.2微秒衰變為電子和兩個中微子。所以我們一開始就必須讓μ子有一個很快的初始速度被射入環形加速器的加速圓環中。利用相對論的時間膨脹效應減慢它的衰變時間。我們應該能夠將它們加速到99.999％以上以光速使其相撞，并發現關于宇宙的更大秘密。這也是以后大型粒子加速器發展的方向。