粒子加速器的出现和发展，看了后还觉得我们应该修建吗？

为了发展自然科学，理论和实验都是必要且重要的。特别是在物理学的情况下，无论理论如何新颖和出色，除非经过实验证明，否则都很难在假设水平之上进行处理。为了支持揭示自然界和宇宙极限的最新粒子物理学理论，证明这一点的实验装置也必须变得更加先进和庞大。作为最近的一个例子，可以通过称为激光干涉仪重力波研究所（LIGO）的大型实验设备检测到引力波的情况，该情况在爱因斯坦理论上已经存在了100年，这是一种长度为4 km的超大型迈克尔逊干涉仪。 。

不仅是LIGO的代表，而且是巨大且昂贵的物理实验装置的代表例是粒子加速器，它是一种利用电磁场来加速带电粒子的装置。为了寻找未知的基本粒子或测试新的理论，该装置在粒子物理学的发展中必不可少。该装置通过利用粒子加速产生的辐射，被用于物理学，生物学，医学等领域。

在韩国，浦项市有一种辐射加速器已经在许多科学领域中使用了很长一段时间，而庆州正在运行一种质子加速器。大田基础科学研究所的重离子加速器已接近尾声，今年5月，已确定了在忠清北道奥昌建造多功能辐射加速器的计划。

费米国家加速器研究所的Tebatron加速器Wikimedia

美国费米实验室的Tevatron加速器的圆周长为6.3公里，世界上最大的加速器大型强子对撞机（CERN） LHC）的周长为27公里。

但是，粒子加速器有许多不同类型，并且从设计该设备之初起就并不庞大。如今，它已经被平板电视和显示器推动而几乎消失了，但是CRT阴极射线管（CRT）在不久前通常被用作电视机或计算机显示器，它也是一种加速电子并与屏幕碰撞的加速器。有。

用作物理实验设备的相对简单的粒子加速器是由美国物理学家罗伯特·杰米森·范·德格拉夫（Robert Jemison Van de Graaff，1901-1967年）设计的高压静电发生器。它通过在两个球形电极之间产生高电势差来产生高能带电粒子，自1930年代以来，它已在核物理实验中频繁使用，为该领域的发展做出了巨大贡献。

欧内斯特·劳伦斯与他自己发明的回旋加速器（右）Wikimedia

回旋加速器是一种成熟的粒子加速器，可在不使用高压的情况下加速带电粒子，于1930年由美国物理学家欧内斯特·奥兰多·劳伦斯（Ernest Orlando Lawrence，1901-1958年）发明。从南达科他大学毕业并获得耶鲁大学学位后，他在加利福尼亚大学担任教授，被认为是具有出色物理学直觉的科学家。劳伦斯提出了基于带电粒子在磁场中以圆周运动的思想来创建圆形加速器的想法。如果粒子的轨迹画圆或螺旋，它可以更有效地加速。

回旋加速器具有彼此面对的两个半圆形桶的形状，并且在它们之间施加具有恒定频率的交流电压，并且在垂直方向上施加磁场。当带电粒子在两个半圆形电极之间移动时，它会通过电场获得能量而加速，而在半圆形中，它会受到磁场的圆周运动。也就是说，每次它通过电极之间时，AC电压的方向都会改变，从而增加带电粒子的速度，增加旋转半径，并加速直至到达边缘，然后离开轨道并朝目标移动。

劳伦斯在研究生斯坦利·利文斯顿（1905-1986）的帮助下制造了回旋加速器，并申请了注册专利。此外，他因完成并完成了制造大型粒子加速器的项目而对核物理发展做出的贡献而获得1939年诺贝尔物理学奖。劳伦斯·伯克利实验室（Lawrence Berkeley Laboratory）成立于1931年，是美国最古老的国家实验室，如今，它在各个领域以及加速器中进行研究和开发。出院了。

劳伦斯的回旋加速器发明专利（1934年）Wikimedia

但是，在回旋加速器中，带电粒子从中心开始并以螺旋运动的方式运动，其中圆形轨道逐渐增大，因此，为了使粒子获得非常快的最终速度，装置必须更大。因此，施加磁场的电磁体也需要大的盘状磁体。另外，如果粒子的速度太快，则存在一些限制，例如相对论效应，因此回旋加速器通常可以将带电粒子加速到光速的10％左右。

同步加速器是用于克服回旋加速器的这些缺点和问题的加速器。在同步加速器中，带电粒子在一定的轨道中不是螺旋运动而是圆周运动，为此目的，电场和磁场都受到控制。如今，大多数大型圆形粒子加速器都是同步加速器，因为同步加速器可用于将粒子加速到接近光速的状态，从而获得非常大量的能量。另外，当带电粒子以接近光速的速度加速并继续圆周运动时，会发出光即电磁波，因此辐射加速器获得光并将其用于其他领域，而不是为了进行粒子实验，也是一种同步加速器。

中国国内目前对于修建粒子加速器还在讨论，国内部分科学家主张修建，我们应该拥有自己的粒子加速器，但是也有部分反对的，杨振林教授觉得不应该在这种没有回报的项目上花钱，应该花在其他地方。看完之后你觉得呢？我们是否要修建粒子加速器。