Häufig untersucht man Materie, indem man sie mit Strahlung oder anderen Materieteilen bombardiert und dann die Produkte betrachtet. Dies wird als Streuexperiment bezeichnet. Da das Sondensystem ein Quantensystem ist, unabhängig davon, ob es aus Licht oder Materie besteht oder nicht, ist es einer Wellenlänge zugeordnet. Die de Broglie-Beziehung sagt Ihnen, dass diese Wellenlänge $ \ lambda = h / p $ ist, wobei $ h $ die Plancksche Konstante und $ p $ der Impuls der Sonde ist.

Diese De-Broglie-Wellenlänge gibt eine Untergrenze für die Auflösung der Sonde an. Jedes Merkmal, das kleiner als dieses ist, wird einfach über die Wellenlänge der Sonde verschmiert / gemittelt und ist daher nicht sichtbar. Aus dem gleichen Grund arbeiten normale Mikroskope nur bis zu einigen hundert nm (der Wellenlänge des sichtbaren Lichts). Mit Elektronenmikroskopen können Sie kleinere Merkmale erkennen, da die Elektronen eine kleinere Wellenlänge haben.

Je kleiner das Merkmal ist, das Sie sehen möchten, desto höher muss der Impuls und damit die Energie Ihres Sondensystems sein. Dies ist ein (stark vereinfachter) Grund, warum der LHC so groß sein und so hohe Energien erreichen muss (im Vergleich zu üblichen mikroskopischen Skalen).

Abgesehen von der Tatsache, dass hohe Energien kurzen Wellenlängen entsprechen, wie in den anderen Antworten erläutert wurde, ist auch ein weiterer Grund für die Untersuchung von Kollisionen mit hoher Energie bemerkenswert:

Viele instabile Elementarteilchen haben große Massen und kann aufgrund der Energieeinsparung nur durch Zerfall aus hochenergetischen Systemen erzeugt werden. Beispiele sind schwere Quarks, W- und Z-Bosonen und im Grunde alle Hadronen mit Ausnahme von Protonen und Neutronen. Wenn Sie also Wissen über alle Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen in die Kategorie "Verständnis des mikroskopischen Universums" aufnehmen, ist dies definitiv eine Antwort auf Ihre Frage.

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle der Elementarteilchen und ihrer Massen. Wie Sie sehen können, überschreiten viele von ihnen 1 GeV, was im Vergleich zu Elektronen, die wir im täglichen Leben erleben, sehr schwer ist.

Sie haben wahrscheinlich die Beziehung zwischen Energie und Frequenz für Photonen $ E = hf $ gesehen. Da die Geschwindigkeit eines Photons $ c $ ist, ist die Wellenlänge $ \ lambda = c / f $, also $$ E = hc / \ lambda. $$ Daher entsprechen kurze Wellenlängen hohen Energien.

Die übliche Methode, etwas zu "studieren", besteht darin, es "auseinanderzunehmen" (in seine Bestandteile zu zerlegen). Kleine "Teile" (Atome, Neutronen, Protonen usw.) werden durch sehr große Kräfte (nuklear, elektromagnetisch usw.) zusammengehalten . Daher sind hohe Energien erforderlich, um sie auseinanderzubrechen (damit wir sie studieren können).