En 1954, la France, avec le soutien de Pierre Mendès France, décide de participer à la mise en oeuvre du laboratoire européen pour la recherche nucléaire, le CERN. C’est l’évènement clef qui déterminera le paysage de la discipline à très long terme, préfigurant la création de l’IN2P3 17 ans plus tard. Les premiers travaux pour la construction du laboratoire et de ses accélérateurs commencent en mai 1954.
En 1957, un synchro-cyclotron à protons de 600 MeV est mis en service. Basé sur le principe du cyclotron, le synchro-cyclotron permet d’atteindre des énergies plus élevées en diminuant progressivement la fréquence du champ électrique pour compenser le gain de masse des particules dont la vitesse commence à approcher la vitesse de la lumière (effet relativiste). Il fonctionnera jusqu’en 1990 en alimentant en particulier les expériences ISOLDE dans les années 80. Toujours sur ce même principe mais en faisant varier également le champ magnétique des aimants pour conserver une trajectoire circulaire, le premier grand accélérateur du CERN est conçu quelques années plus tard : un Synchrotron à Protons de 670 mètres de circonférence, le PS, capable à l’époque d’atteindre 20 GeV. Inauguré en février 1960, il est toujours utilisé aujourd’hui comme injecteur du LHC…!