你能设想一下科学家做实验的一台大型设备有多长吗？40km，吓了你一跳吧。马拉松运动员跑完的一个全程也不过45km。
大型粒子加速器是从事高能粒子物理、宇宙线和天体物理、同步辐射等研究的重要设备，分为直线粒子加速器和回旋粒子加速器两种类型。它们各有优缺点，其中回旋加速器的优点是占地小，但在向更高能区发展时会遇到同步辐射能量损失随束流能量的4次方增长的困难，而直线加速器能够很好地解决这一问题。
目前位于美国斯坦福大学校园内的斯坦福直线对撞机是世界上最大的直线粒子加速器，长3.2km，1989年建成并投入正式使用。科学家将直线对撞机与原有的正负电子非对称回旋加速器相连，使正负电子束流对撞能量达到500亿eV，相当于回旋加速器的直径增加到原先的10倍。
1968年，美国科学家弗里德曼、肯德尔和加拿大科学家泰勒等人利用加速器产生的高能粒子束轰击粒子，首次发现质子和中子也并非不可分的基本粒子。他们通过实验探测到质子和中子内部有2或3个点状物质，还发现质子的能量只有一半是由带电的点状物质携带的，另一半则由中性的无电磁作用的部分携带，由此得到存在新的更小粒子“夸克”的证据。他们因此而荣获了1990年的诺贝尔物理奖。
科学家还利用该对撞机让正负电子发生对撞，产生B介子和反B介子，然后把反物质的衰变速率同物质衰变速率进行比较，以便解开正物质数量多于反物质之谜。2001年7月，参与该项实验的国际科学家小组宣布，发现B介子和反B介子衰变速率有差别，证明了电荷宇称不守恒现象。
此外，科学家还在实验中首次探测到核反应中夸克的效应。2005年4月，研究人员发现了一种被称为Ds（2317）的新粒子存在的证据，该粒子系粲夸克和奇异反夸克的一种非同寻常的组合，这些特性将使人们深入了解把夸克组合在一起的强相互作用力。
由于现有的直线加速器能量较低，难以胜任21世纪粒子物理学更加深入的课题研究，例如是否存在希格斯粒子的问题。国际高能物理界已一致决定，将在2009年前后开始合作建造下一代超高能量的正负电子直线对撞机，名为“国际直线对撞机”。它由两台大型超导直线加速器组成，分别将正负电子加速到2500亿eV的能量，质心系能量达到5000亿eV，以后还可以提高到1万亿eV。它将建造在总长约40km的地下隧道中，预计在2016年建成，造价高达数十亿美元。目前，美国国家费米实验室和日本高能物理研究机构都在争取作为国际直线加速器的建造地点。