粒子加速器
用电磁场加速带电粒子的装置
条目
粒子加速器（Particle accelerator），简称加速器，全称为荷电粒子加速器，是一种利用电磁场将带电粒子束流加速到高能量的装置，可将电子、质子和重离子等带电粒子束的速度增加到接近光速。[2][6][7][1][3]该装置主要由粒子源、真空加速室、导引聚焦系统、束流输运与分析系统四个基本部分以及若干辅助系统构成。[5]
1919年，英国物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）用天然放射性元素放射出来的α射线轰击氮原子发现核反应之后，提出了用人工方法加速带电粒子的设想和要求。[8][9][2]1928年，罗夫·维德罗（Rolf Wideröe）建造出世界上首个直线加速器。[10]1931年，首台回旋加速器建成。[4]1946年，第一个由磁控管驱动的电子直线加速器建成。1964年，第一台直线感应加速器美国热核装置（Astron）建成。[10]1988年，中国首台高能加速器“北京正负电子对撞机”宣布建造成功。[11]2008年，大型强子对撞机LHC在欧洲核子 研究中心开始运行。[10]2023年，德国的研究团队制造出世界上最小的粒子加速器。[12][a]
粒子加速器存在多种分类方式。按被加速的粒子类型，可分为电子加速器、质子加速器等；按粒子的轨道类型，可分为直线加速器、圆形加速器（如回旋加速器、同步回旋加速器等）以及环形加速器等。[13][1]日常生活中常见的阴极射线管、X光管等，都属于粒子加速器的范畴。低、中能加速器可用于核科学、核工程以及化学、物理、生物等学科的基础研究，而先进的粒子加速器则凭借高性能的粒子束流，在原子核实验、放射性医学等领域得到了广泛应用。[4]