Negli acceleratori di particelle due fasci di particelle vengono accelerati fino a collidere con velocità prossime a quelle della luce. Sono fatte collidere particelle uguali oppure fasci di particella-antiparticella. Dette Vb e -Vb le velocità di due particelle nel sistema di riferimento del laboratorio (che coincide con il sistema del centro di massa, dato che le particelle coinvolte hanno massa uguale), allora la teoria della relatività ristretta prevede che ognuna delle due vede l'altra andarle incontro con velocità v:

v = 2 · Vb · c² / (c² + Vb²)

dove c è la velocità della luce.

In altre parole, v è la velocità di una particella nel sistema di riferimento dell'altra. La legge classica (galileana) direbbe che

v = 2 · vB,

che è ottenibile come approssimazione quando vB è molto più piccolo di c. Date le elevate velocità delle particelle, si preferisce esprimere le prestazioni di un acceleratore in termini di energia, espressa in elettronvolt (eV).

Al CERN di Ginevra, fino alla fine del 2000, era in funzione un acceleratore circolare di particelle (nominato LEP: Large Electron Positron collider) che accelerava elettroni e positroni fino a energie del centro di massa di un centinaio di miliardi di elettronvolt (100 GeV). Il nuovo acceleratore LHC (Large Hadron Collider), la cui entrata in funzione è prevista per il 2007, accelererà protoni o ioni pesanti. Esso sarà l'acceleratore più potente mai costruito, arrivando ad accelerare protoni ad un energia del centro di massa di quattrodicimila miliardi di elettronvolt (14 TeV).