Los experimentos de física se utilizan para observar fenómenos físicos en situaciones controladas con el fin de discernir información sobre el funcionamiento del universo. Algunos experimentos de física se han realizado muchas veces y se utilizan con fines educativos, mientras que algunos se realizan por primera vez y buscan descubrir más información sobre la naturaleza del universo. Gran parte de la física moderna se ocupa únicamente de ecuaciones matemáticas no verificables, pero el campo de la física experimental es parte integral del amplio campo de la física.
Los estudiantes de física desde el principio de la escuela secundaria hasta todas las etapas de su educación realizan experimentos de física con regularidad. En la escuela secundaria, los experimentos generalmente sirven para demostrar y probar principios físicos simples a los estudiantes. Por lo general, se preocupan por temas generales como la gravedad o el movimiento de rotación. Otros temas que se abordan comúnmente son la electricidad y el movimiento de fluidos.
En la universidad, la mayoría de los cursos de física en el aula se combinan con laboratorios de física. En estos cursos de laboratorio, los estudiantes realizan una amplia gama de experimentos de física que corresponden a los temas aprendidos en el aula. En general, estos temas son más avanzados que los que se enseñan en los cursos de la escuela secundaria. En consecuencia, los experimentos son más rigurosos y más avanzados. Cubren temas similares a los que se enseñan en la escuela secundaria, pero tienen mucha más profundidad.
Los físicos han estado teorizando y trabajando para hacer un modelo matemático del universo durante mucho tiempo. Las explicaciones matemáticas propuestas para los fenómenos físicos tienden a adelantarse décadas a la capacidad de los científicos para verificarlos experimentalmente. Por ejemplo, Einstein desarrolló sus teorías de la relatividad especial y la relatividad general en 1906 y 1916, respectivamente. Si bien partes de estas teorías se han verificado experimentalmente, todavía hay aspectos de ellas que existen solo en forma de ecuaciones matemáticas.
Se está volviendo cada vez más costoso realizar experimentos de física efectivos, ya que los sujetos de estudio tienden a ser increíblemente pequeños o increíblemente masivos. Por ejemplo, el Gran Colisionador de Hadrones se construyó para demostrar la existencia de la partícula Higgs-Boson colisionando con otras partículas increíblemente pequeñas y examinando los resultados de la colisión. El costo del colisionador, incluso antes de considerar la enorme cantidad de energía necesaria para ejecutarlo, es de miles de millones de dólares estadounidenses.
El Gran Colisionador de Hadrones, a pesar de su costo, es un excelente ejemplo de lo que es exactamente un experimento de física. Su propósito es colisionar partículas y observar qué resulta de la colisión. Lo hace en condiciones muy controladas: todo el aparato se mantiene a una temperatura específica y las partículas se aceleran a velocidades muy específicas. Como en otros experimentos científicos, el Gran Colisionador de Hadrones permite a los científicos observar un fenómeno natural en circunstancias controladas. Pueden sacar sus propias conclusiones de lo que observan.