纵观宇宙，人类是物理学中最大的谜团之一。人类是由正常的粒子组成的，比如电子，但是每一个这样的粒子都有一个反物质伴侣，反物质伴侣实际上和它自己是一样的，但是带着相反的电荷。当物质和反物质接触时，它们会相互湮灭。物理学家认为，物质和反物质在大爆炸中产生的数量几乎相等。那么，为什么今天几乎只剩下物质了呢?近来，科学家的新研究使科学家们能够建造一种新型的加速器，这种加速器是基于一种叫做介子的粒子，它可以帮助我们找到答案。
一个介子几乎和一个电子一样，只是它比电子重207倍。更重要的是，它会在百万分之二秒内衰变为其他粒子。虽然这个时间对我们来说很短，但对于一个不稳定的基本粒子来说是相当长的一段时间，这就解释了为什么介子构成了几乎所有到达地球表面的带电宇宙射线。
我们在最短距离内研究物质结构的能力很大程度上依赖于制造粒子束并将它们加速到高能量。然而，只有四种稳定的粒子可以用这种方式，电子和它的反粒子(正电子)，和质子和它的反粒子(反质子)。由这些粒子组成的粒子束已经使用了许多年，但这两对粒子束都有缺点。电子和它的伙伴非常轻，当我们试图加速它们时，它们会辐射出电磁能量，因此很难达到我们需要提高对宇宙理解的那种能量。
与电子不同，质子和反质子是由更基本的粒子组成的——夸克和胶子。在质子和反质子之间的碰撞中，正是这些基本粒子发生碰撞，导致的能量碰撞比质子是真正的基本粒子时要低。
因为介子足够重，所以辐射的能量要少得多，但它们是基本单位，而不是由更小的粒子组成的，所以它们所有的能量都可以用于研究。当科学家们用质子创造出获得诺贝尔奖的希格斯粒子时，他们需要一台直径10公里的机器:大型强子对撞机。然而，一台介子机器只要周长200米就可以做到这一点。
介子的缺点是，与电子和质子不同，它们不稳定，需要被制造出来，然后在它们全部衰变之前迅速加以利用。我们可以用一束窄的、高强度的质子束将其射入一个金属制成的靶中，比如钛，从而产生介子。这就产生了另一种基本粒子的束，称为介子。介子形成扇出的光束。如果最初的质子束看起来像一个激光指示器，那么介子束看起来更像一个火炬束，它的强度随距离迅速下降。然后介子衰变产生介子，导致光束传播得更广，就像灯泡一样。
我们不能在大型强子对撞机这样的机器上加速这样的光束，所以我们需要创造一种扩散更少的光束。这是一个挑战，因为我们只有百万分之二秒的时间来产生、加速和碰撞它。来自世界各地的物理学家和工程师组成的团队——被称为“介子电离冷却实验”(MICE)——现在已经证明了这是可能的。科学家使用了一种被称为冷却的方法来帮助压缩光束。这涉及到在-250°C的液态氢容器中传递介子，使粒子减速。然后我们让它们通过一个电磁空腔，使光束朝要求的方向加速。
通过多次重复这一过程，就有可能创造出一个扩散更少、核密度更大的光束。这种光束可以注入粒子加速器，产生高能的介子束。这样的中微子束既可以被碰撞，也可以继续传播，直到介子衰变成强烈的中微子束——远远超过目前可以产生的任何中微子束。
事实上，由介子产生的中微子束是计划中的中微子工厂的一部分，这将使我们能够回答许多与宇宙起源和进化有关的问题，比如物质和反物质之间神秘的不平衡。
中微子还可以帮助我们了解生命的基本元素，如氧、碳和硅，它们是在恒星中形成的，是如何在宇宙中传播的。这些较重的元素并不是在大爆炸中产生的，但却和我们所居住的星球和我们周围的所有生命息息相关。我们知道，在恒星爆炸(超新星)中释放的中微子爆发是罪魁祸首。
我们也可以用在大型强子对撞机上对撞质子的方法来对撞两束介子。例如，由于介子比质子简单，可以更精确地测定希格斯粒子的性质。介子的性质也使它成为材料物理学领域的一个宝贵工具。创造更紧密聚焦光束的能力可能会改进目前的测量方法，并开辟新的诊断方法。我们的方法也可以用来帮助增加任何其他带电粒子束的强度。这是一个持续了十几年的长期项目，未来将发现更多关于介子的奥秘。并最终有望揭示人类的本质，乃至宇宙的本质。
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