Básicamente, un sincrotrón es un acelerador de partículas cargadas que viajan en un tubo con forma toroidal (a lo largo del tubo se usan imanes para que la fuerza magnética de Lorentz mantenga la trayectoria curvada de las partículas). Por debajo de esta denominación genérica se han de considerar diferentes tipos de aceleradores: sincrotrón de electrones, sincrotrón de protones o tevatrón, anillos de almacenamiento, colisionadores de partículas, etc.

El dibujo adjunto es un esquema simplificado del sincrotrón ALICE del LHC  o Gran Colisionador de Hadrones (en inglés Large Hadron Collider, LHC). El anillo requerido para trabajar a altas energías es de gran diámetro (en este caso, son 27.3 km de circunferencia) y las partículas (en este caso protones) lo recorren por el interior de un tubo metálico mantenido en ultra vacío. Dos flujos de protones recorren el anillo en sentidos opuestos por sendos tubos, que se cruzan en cuatro zonas donde se estudia el producto de su colisión.

En los grandes laboratorios de partículas actuales se incluyen normalmente varios sincrotrones y otros aceleradores y detectores con finalidades diversas. Hay que tener en cuenta que un sincrotrón no puede trabajar en un rango de energías pequeño, por lo que el rayo de partículas tiene que ser pre-acelerado antes de ser “inyectado” en el sincrotrón. Además, se deben reservar zonas  para la "observación" de las colisiones entre partículas (cuyo estudio resulta de enorme trascendencia para el avance en los conocimientos actuales sobre la estructura interna de la materia) y para la producción de experimentos variados, con aplicación en física, química, biología, medicina, etc. En consecuencia, los sincrotrones en el mundo se vienen construyendo en centros complejos, que normalmente se dotan de un conglomerado de aceleradores de partículas y que suelen formar parte de proyectos internacionales para la investigación científica multidisciplinar.

Seguidamente se dan algunos datos sobre el LHC ilustrativos de la envergadura de estos proyectos.

Este enorme y complejo laboratorio requiere un alto coste para funcionar adecuadamente. A modo de ejemplo de ello, comentamos que el Consejo de Administración del CERN ha previsto que el LHC realice a finales de 2012 una parada técnica, para preparar el acelerador con objeto de realizar experimentos en los que aumentará la energía a la que viajan las partículas por el anillo mayor. Se prevé que la parada tendrá una duración de más de un año, simplemente porque habrá que ajustar los imanes para que sigan confinando a los protones en su trayectoria a esa mayor energía. El tiempo estimado para ajustar cada imán es relativamente pequeño (del orden de 15 minutos), pero el tiempo total requerido para los 9000 imanes será de esa magnitud.

Acercándonos al LHC (Web donde Ramón Cid Manzano explica la física implicada en el LHC al nivel de Bachillerato) (Primer Premio de Materiales Interactivos de la 9º Edición de Ciencia en Acción)