视频展播 l 回旋粒子加速器的秘密

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“ 中国这个国家必须在高科技领域里有一席之地！

——邓小平

回旋粒子加速器原理图

邓小平爷爷曾经说过“过去也好，今天也好，将来也好，中国这个国家必须在高科技领域里有一席之地”，而放眼全球，粒子对撞机几乎可以称为大实验装置之最，它体积大，耗能大，但研究的却是最精微、最基本的物理过程——粒子的高速碰撞以及对碰撞后产物的探测。

说到高速碰撞，首先肯定要把粒子加速到高速，我们用来碰撞的粒子通常都是带电的，于是一个很自然的想法是用一个很强很强的电场，让粒子在里面走很远来加速这些粒子，但可惜的是，粒子在电场中走直线，如果只有电场，那粒子势必会通过非常非常远的距离，这也意味着直线加速器需要建造的非常大，而这很可能是不经济的。

一个略微修改后的加速这些带电粒子的办法就可以很大程度上减少这个加速器的体积，这个方法的基本想法就是：长度不够，次数来凑！我们准备的电场可以不是很长，但我们可以尝试让粒子多次通过这段电场来接力加速！可这又意味着我们要让粒子能调头，从电场前面转回电场后面，但又不减其速度。为实现这一目的，磁场便可以闪亮登场了，因为我们知道，带电粒子在磁场中会转着圈地运动，速度还不减。于是科学家们便想到，我们可以在一个圆盘中布满磁场，而仅仅在劈裂圆盘的一个直径缝隙中加上电场，这样如果适当调节磁场和电场的强度，使得带电粒子能在通过电场时加速，通过磁场时调头，我们便充分利用了一个紧凑的空间让带电粒子可以加速到一个非常高的速度！而这个加速方案不同于非常直接的直线加速器设计，称为环形加速器。