在物理学的发展中，从过去自然界中的观测到今日使用强大的粒子对撞机来寻找尺度更小的粒子，一直是物理学家的目标。但粒子到底是如何被制造的呢？粒子对撞机制造新粒子的机制是什么？
新粒子的产生是质、能交互的过程
人类为了发现比原子更小的新粒子，早期大多藉由观察来自于宇宙射线与大气层作用后的产物，例如μ介子、正电子等；而质量较大的粒子，由于它们容易衰变，生命周期短，因此不易观测。
人类为了发现比原子更小的新粒子，早期大多藉由观察来自于宇宙射线与大气层作用后的产物。随着加速器的发明和使用，后续大多利用加速器产生高能量的质子束或电子束。在碰撞的过程中，能量足够的情况下，透过特定反应产生并观察新粒子。
质量是基本粒子的特性，也是辨认基本粒子最重要的实验证据，利用加速器所产生撞击事件产生新粒子，碰撞过程的质心系能量（center of mass energy）必须大于新粒子的质量，才能透过质能互换，（E=mc^2）产出生成全新粒子。
因此，在找寻质量更大新粒子的过程中，加速器的能量必须不断地提升，也由从撞击固定靶的实验，转换成对撞机实验，达到足够的质心系能量。
J/Ψ粒子的发现
以1974年所发现的J/Ψ粒子为例，其质量大约3GeV∕c^2，由魅夸克（Charmquark）和反魅夸克所构成，因为魅夸克的质量远高于当时已知的上夸克（upquark）、下夸克（downquark）及奇夸克（strangequark），受限于加速器能量的提升，在搜寻上拖延了一段时间，甚至让物理学家猜测是否夸克只有以上的三种。
后续由丁肇中先生所领导的团队，利用当时美国纽约州布鲁克黑文国家实验室（Brookhaven National Laboratory，BNL）刚完成全世界最高能量的加速器，交变梯度同步加速器（Alternating Gradient Synchrotron，AGS），将质子束加速到30 GeV，与固定铍靶撞击，此撞击质心系能量大约为7.75 GeV，因此得以产生并观测到质量大约3.1 GeV∕c^2的J/Ψ粒子。
而同一时间，美国加州SLAC国家加速器实验室（SLACNationalAcceleratorLaboratory），透过正负电子湮灭反应，由能量直接生成新粒子，找寻2.6~8GeV∕c^2区间的新粒子，也同样在3.1GeV∕c^2处发现J/Ψ粒子。两团队在1974年11月同步宣布发现，确认第四种夸克的发现，这项科学重要里程碑，在两年后获得诺贝尔物理学奖的肯定。因此依靠对撞机发现新粒子就是一个不断提升撞击能量的过程，只要能量达到，就会通过质能交换产生新的粒子。
1974获得诺贝尔物理学奖的两人，左为Sir Martin Ryle，右为Antony Hewish。
那么核融合的过程中是否也能观测到新的基本粒子？W玻色子的观测与核融合技术
核反应后原子核中不稳定的中子可透过弱相互作用力，转换成质子成为稳定核结构，称之为β衰变（下图）。而W玻色子正是弱相互作用力的交换粒子，但此处的W玻色子在理论构架中只是一个虚粒子（virtualparticle），代表动态量子场中能量和动量的传递，该处的质量是变动的而非定值，因此β衰变的发生，并不能视为实际发现弱互作用力中W玻色子的证据。
β衰变示意图：透过弱交互作用，中子衰变为质子，而W玻色子为弱交互作用力的交换粒子，释放出一个电子及一个反电子微中子。
科学界对于W玻色子的发现与确认，是源于1983年欧洲核子研究组织（Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire，CERN），在400 GeV质子和400 GeV反质子对撞后，所产生能量高达800 GeV，才观察到质量大约80 GeV/c2的W玻色子，该研究成果在1984年赢得诺贝尔物理学奖，从此W粒子的质量测定成为高能物理实验的测量准确的检验方法之一。
人类一直在追寻的技术：核融合
关于核融合反应，事实上是与日常生活息息相关。在太阳内部，每一秒有60亿公吨的氢核透过连续核融合反应转换成氦核，其中的质量亏损转换成能量形式放出，提供地球上的生物与人类生活上不可或缺的光和热。
而太阳内部的核融合反应能够发生，归功于太阳内部强大的重力场，让原子核能克服核子间的库伦斥力，彼此靠近到约10^-15米的距离，让短距离的核力得以作用。
太阳内部的质子—质子链反应：首先由两个氢原子核融合为氘，一个质子释放出一个正电子和一个微中子成为中子，氘再和另一个氢原子合成氦同位素氦-3，最后再与另一氦-3形成氦同位素氦-4。
人类为了寻求稳定的能量来源，人造的核融合反应研究已经超过了60年，但是在技术层次上仍面临重大的困难。
过去曾尝试利用加速器或等离子加热方式，试图克服核子间的库伦斥力，以产生核融合反应，但是整个过程中所投入的能量，却大于核融合反应后所释放出的能量，无法达到能量的损益平衡，毫无商业运转的价值。
目前位于法国的国际热核融合实验反应堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）计划正集合来自全球各地35国之力，期望能在2035年底前突破此挑战，让人造核融合反应成为人类稳定能量的来源。
科学技术的源自于长期累积
科学和相关技术的进展需要长时间、大量人力与物力投入，透过严谨讨论辩证、量化的测定、可重复的结果逐步累积，绝非一蹴而就，也因此得以带来对人类深远的影响。
