理论推测和综合是宝贵的和必要的，但是我们不能在没有新观测的情况下得到进展。回答今天的核心问题所需的实验线索，可以来自高能加速器实验、低能加速器和核反应堆实验、用已知束流做的实验和天体物理观测的推论。以往的经验、我们的直觉和当前的理论状态全都表明，加速器实验起着不可或缺的作用。
加速器科学和技术的机遇是多方面的和有挑战性的，而且它为粒子物理学提供了丰富的报答。
一条进军路线是改进对传统的稳定的带电抛射体（电子、质子和它们的反粒子）进行加速和碰撞的已知技术，向前推进能量、灵敏性和精确控制的前沿。新的设备可能包括驱动高强度的中微子束或K介子束的亮度更大的质子源；产生大量B介子、粲粒子或τ轻子样本的亮度极高的电子-正电子储存环；超过CERN的LHC的成本效率高的质子-质子对撞机及直线正负电子对撞机。
每绕储存环一周通过辐射损失的能量是环形正负电子对撞机中达到甚高能量的障碍。使头对头安装的两个直线加速器中产生的粒子束对撞避免了辐射问题，其代价是，两束中的粒子只有一次碰撞机会。四十年的发展，包括1990年年代直线对撞机观念在斯坦福的成功演示，确立了碰撞率适合实验需求的下一代直线对撞机的可行性。全世界范围的共识支持以国际合作项目的方式及时建造一座TeV能量尺度的直线对撞机。科学机遇丰富而紧迫：研究隐藏电弱对称性的神秘的新力的本性，寻找宇宙中的暗物质，等等。直线对撞机与大型强子对撞机实验结果的交流将带来很大的好处。
大型强子对撞机上的发现可能表明，有对远高于1 TeV的能量进行探索的需要。以我们现在掌握的技术，我们能建造出的能够达到远高于现有能量的机器，是一台非常大的质子-质子对撞机。建造质心能量超过100 TeV（七倍于LHC的能量）的这种机器看来是完全可以做到的。降低成本是推动研究和发展的迫切需求。
第二条途径是发展对电子、质子和它们的反粒子等标准粒子的非寻常的加速技术。我们现在还不知道从新加速方法的研究可以得出什么设备，但是容易想象出其对粒子物理学、凝聚态物理学、应用科学、医学诊断和治疗、加工制造以及安全等方面大量应用的全新的可能性。
第三条途径涉及生成用于加速器和对撞机的非标准粒子束流。中微子工厂的μ子储存环、μ子对撞机和光子-光子对撞机，每个都将会带来值得注意的新的实验可能性。
μ子的2.2微秒寿命是对μ子对撞机的难以克服的挑战，但是它为建造全新中微子源（一个非常丰产的高能电子中微子源）提供了机会。η子的衰变产生一个η中微子和一个电子反中微子（或者反过来，由μ子的电荷而定），没有τ中微子。在储存环管道中存储每年一毫摩尔μ子将沿着直道产生空前强度的中微子束。这些束流将使得有可能在非常宽的距离范围和能量区间内研究中微子振荡，并且有可能研究中微子在薄靶上的相互作用而非现在要求的大质量靶探测器。现在开始的实验的目标是产生大量μ子并将其收集为可被存放在储存环内的高强度、可控束流。如果这一努力取得成功，它将使中微子实验发生革命性改变。
最后，让我们注意使得以下新技术得以实现的持续重要性，这些新技术包括开发和采用新材料、新工艺和新的主动控制技术等。粒子物理学在很大程度上是与加速器科学和技术同步前进的。对加速器研究和发展的持续不断的支持将会使加速器科学具有充沛的创造活力，并导致粒子物理学的重要新手段及其他。
（本文摘选自由[英]Gordon Fraser编、秦克诚主译的《21世纪新物理学》一书中第四章Chris Quigg《粒子及其标准模型》部分，图片来源于网络。）
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