Fysikaxperiment används för att observera fysiska fenomen i kontrollerade situationer för att urskilja information om hur universum fungerar. Vissa fysikexperiment har utförts många gånger och används i utbildningssyfte, medan vissa genomförs för första gången och försöker upptäcka mer information om universums natur. Mycket av modern fysik handlar bara om matematiska ekvationer som inte går att kontrollera, men fältet experimentell fysik är en integrerad del av fysikens breda fält.
Fysikelever från tidig gymnasieskola genom alla stadier av sina utbildningar genomför regelbundet fysikexperiment. I gymnasiet tjänar experimenten vanligtvis till att demonstrera och bevisa enkla fysiska principer för eleverna. De sysslar i allmänhet med allmänna ämnen som gravitation eller rotationsrörelse. Andra vanliga ämnen är elektricitet och flytande rörelse.
På college kombineras de flesta klassrumsfysikkurser med fysiklabb. I sådana labbkurser genomför eleverna ett brett utbud av fysikexperiment som motsvarar de ämnen som lärts i klassrummet. Generellt sett är dessa ämnen mer avancerade än de som lärs ut i gymnasiekurser. Experimenten är på motsvarande sätt mer rigorösa och mer avancerade. De täcker ämnen som liknar de som lärs ut i gymnasiet, men de har mycket mer djup.
Fysiker har teoretiserat och arbetat med att göra en matematisk modell av universum under mycket lång tid. De föreslagna matematiska förklaringarna till fysiska fenomen tenderar att ligga årtionden före forskarnas förmåga att experimentellt verifiera dem. Till exempel utvecklade Einstein sina teorier om speciell relativitet och allmän relativitet 1906 respektive 1916. Även om delar av dessa teorier har verifierats experimentellt, finns det fortfarande aspekter av dem som endast existerar i form av matematiska ekvationer.
Det blir allt dyrare att genomföra effektiva fysikexperiment eftersom ämnen som studeras tenderar att vara antingen otroligt små eller otroligt massiva. Till exempel konstruerades Large Hadron Collider för att bevisa existensen av Higgs-Boson-partikeln genom att kollidera med andra otroligt små partiklar och undersöka resultatet av kollisionen. Kostnaden för kollideren, innan man ens beaktar den enorma mängd energi som krävs för att driva den, är miljarder US-dollar.
Large Hadron Collider, trots sin kostnad, är ett utmärkt exempel på vad exakt ett fysikexperiment är. Dess syfte är att kollidera med partiklar och observera vad som blir resultatet av kollisionen. Det gör det under mycket kontrollerade förhållanden – hela apparaten hålls vid en specifik temperatur och partiklarna accelereras till mycket specifika hastigheter. Som i andra vetenskapliga experiment tillåter Large Hadron Collider forskare att observera ett naturfenomen under kontrollerade omständigheter. De kan dra sina egna slutsatser av det de observerar.