粒子加速器
粒子加速器（Particle accelerator）全名為“荷電粒子加速器”就是讓帶電粒子在高真空場中受磁場力控制、電場力加速產生的高能特殊電磁、高真空裝置。它是人工提供各種高能粒子束或輻射射線的現代化設備。
日常生活中常見的粒子加速器包括陰極射線管和電視用X射線管。一些低能加速器用于核科學和工程，而另一些則廣泛用于化學、物理學和生物學的基礎研究。一直到放射化學和放射攝影術、活化分析、離子注入、射線治療、同位素生產、消毒殺菌、焊接與熔煉、種子和食品的輻射處理以及國防等國民經濟的各個領域。
自E·1919年盧瑟福首次用天然放射性元素發出的α射線轟擊氮原子實現元素的人工轉化后，物理學家意識到，要想認識原子核，就必須與粒子同步研究。隨后，大多數新的超鈾元素被粒子加速器發現，并合成了數千種新的人工放射性核素高能加速器的發展使人們發現了重子、介子、輕子和各種共振粒子，包括數百種粒子。
歷史沿革
發展歷程
粒子加速器
一、早期
1919年，盧瑟福用天然放射源實現了歷史上第一個人工核反應，激發了人們用快速粒子束變革原子核的強烈愿望。
1926年，美國古里奇(Coolidge)用三個X光管串聯獲電子束。
1928年，伽莫夫關于量子隧道效應的計算表明，能量遠低于天然射線的α粒子也有可能透入原子核內。該研究結果進一步增強了人們研制人造快速粒子源的興趣和決心。
1932年，J．D．考克饒夫特（John D. Cockroft）和E.T.瓦爾頓（Earnest T. S. Walton）在England的 Cavendish實驗室開發制造了700kV高壓倍加速器加速質子，即Cockroft-Walton加速器，實現了第一個由人工加速的粒子引起的Li（p，α）He核反應。由多級電壓分配器（multi-step voltage divider ）產生恒定的梯度直流電壓，使離子進行直線加速。
E.盧瑟福
1930年，Earnest.O. Lawrence制作了第一臺回旋加速器，這臺加速器的直徑只有10cm。隨后，經M. Stanley Livingston資助，建造了一臺25cm直徑的較大回旋加速器，其被加速粒子的能量可達到1MeV。幾年后，他們用由回旋加速器獲得的4.8MeV氫離子和氘束轟擊靶核產生了高強度的中子束，還首次生產出了等人工放射性核素。
1940 由 D. W. Kerst 利用電磁感應產生的渦旋電場發明了新型的加速電子電子感應加速器（Betatrons）。它是加速電子的圓形加速器。與回旋加速器的不同之處是通過增加穿過電子軌道的磁通量（magnetic flux ）完成對電子的加速作用，電子在固定的軌道中運行。在該加速器中，必須和處理電子的相對論作用一樣來處理由輻射而丟失的能量。所有被加速的粒子輻射電磁能，并且在一定動能范圍內，被加速電子的輻射損失能量比質子的多。這種丟失的輻射能稱同步加速輻射。因此，電子感應加速器的最大能量限制在幾百MeV內。
在這期間，早期直線共振加速器也曾被研制，但未獲進一步發展。
二、中期
1944至1945年間，美國姆克米蘭(Mcmillan)和蘇聯的維克斯勒(B．M．Bekcnep)先后幾乎同時獨立地發現了準共振加速器以之為基礎的“自動穩相原理”，使各類準共振加速器在近似共振的回旋加速器的基礎上迅速地向前推進。
1946年，第一臺穩相加速器在美國伯克利(Berkley)建成，獲能量為氘核和口粒子。至60年代，該類加速器的最高能量被提高到。
1947年，美國綜合電氣研究實驗室率先建成子同步加速器。往后該類同步加速器的最高加速能量被提高到平。1952年，美國布魯克海文(Brookhaven)國家實驗室最早建成能量為質子同步加速器(即同步穩相加速器)，定名為“宇宙加速器”(Cosmotron)。
至1958年，蘇聯把該類加速器能量提高到平，軌道半徑為28m，磁鐵重量達是迄今為止世界上最重的加速器。
與此同時，在二次世界大戰后，隨著雷達技術的發展，高頻和微波技術有了很大發展，駐波型和行波型的直線共振加速器也有了新的突破。
1947年，美國伯克利實驗室在阿爾伐瑞茲(Alvarez)領導下建成子駐波直線加速器。
最早的電子行波直線加速器是在英國Harwell建成的，能量為4MeV。60年代初，英國最先將電子直線加速器用于癌癥治療。隨后，美國致力于該類加速器的研制，斯坦福(Standford)電子直線加速器中心，于1966年建成能量為電子行波直線加速器，加速器總長達3km，是迄今能量最高的直線共振加速器。
三、近期
1952年，美國布魯克海文國家實驗室古蘭特(Courant)、里文斯頓(Livingston)、斯內德(Snyder)等人提出了交變梯度聚焦(AG聚焦，Alternating Gradient Focusing)的原理，受到人們的重視。這以前，一位希臘工程師克利斯多菲勒斯(N．C．ChristofilOS)早于1950年就已寫出了一份未發表的名為“磁共振加速器中離子和電子的聚焦系統”的報告，闡述了強聚焦原理。之后他應邀赴美國，與里文斯頓等人合作進行了強聚焦同步加速器的研究。
粒子加速器
60年代末至70年代初，人們進一步創造性地運用相對論原理的粒子對撞機得到了迅速發展，這使提供給粒子的有效作用能量得以提高幾個數量級之多。最早的對撞機是意大利于1969年建成的，它是一臺名為ADoNE的直線加速器型電子對撞機，加速的電子能量為美、法等國隨后建成同類對撞機。70年代初期，蘇聯、西德等國率先相繼建成能量更高的電子同步加速器型對撞機。
中國發展
1956年以后清華、北大等某些高等院校相繼設置加速器專業，或招收加速器研究生。建立最早的加速器是科學院原子能所于1955年建成的700keV質子靜電加速器。
1958年開始，我國加速器事業進入新的發展階段。
·靜電加速器：
1958年科學院高能所2．5MeV質子靜電加速器建成。
1961年上海先鋒電機廠開始試制并投產靜電加速器。
·倍壓加速器：
1958年清華大學建成400keV質子倍壓加速器。
1964年上海先鋒廠開始試制并投產倍壓加速器。 ．
·感應加速器： ．
1957—1958年：清華、北大分別引進蘇聯造25MeV電子感應加速器。并自力更生研 制2．5MeV、10MeV感應加速器。
60年代初，一機部自動化所研制25MeV電子感應加速器取得成功，70年代轉由保定變壓器廠投產。
·電子回旋加速器：
1957年前后，科學院開始研制電子回旋加速器。
1958—1959年，清華大學2．5MeV電子回旋加速器出束。
70年代末至80年代初一機部自動化所與清華大學、國家計量局合作研制25MeV電子回旋加速器成功。
·電子直線加速器：
1964年科學院高能所30MeV電子直線加速器建成。
1974—1975年初：北京(北京醫療器械研究所、清華大學)、上海(上海醫療器械廠、高能所)各自研制的10MeV醫用電子行波直線加速器相繼成功出束。
1977年：上述加速器通過鑒定后，北京醫療器械研究所、上海醫療器械廠、南京電子管廠、四川東風電機廠、四機部十二所開始小批量生產或研制醫用和工業用電子行波直線加速器?！?/span>
回旋加速器：
1958年：原子能所自蘇聯引進磁極直徑聲1．2m回旋加速器。
60年代初：先后由北京重型電機廠、上海先鋒電機廠仿制聲1．2m與聲1．5m回旋加速器。
我國第一臺籌建的高能加速器——聚焦質子同步加速器曾于1977年由高能所全面開展預制研究，后經計劃調整，改為建造負電子對撞機，1988年秋宣告建成。原設計作為注入器的’30MeV質子直線加速器，則仍按期于1986年建成。
我國最早起步的同步輻射加速器由200MeV電子直線加速器和800MeV儲存環組成，由中國科技大學設計并建造，于1989年春建成出光。
蘭州近代物理研究所用于加速重離子的分離扇型回旋加速器也已于1988年底建成。
粒子加速器
中國第一臺自行設計、制造的質子直線加速器首次引出能量為10MeV的質子束流，脈沖流達到14mA.
1988年
北京正負電子對撞機實現正負電子對撞。
蘭州近代物理研究所用于加速器重離子的分離扇形回旋加速器(HIRFL)建成。
1989年
粒子加速器
2004年
北京正負電子對撞機重大改造工程(BEPCⅡ)第一階段設備安裝和調試工作取得重大進展。同年11月19日16時41分，直線加速器控制室的示波器上顯示出的電子束流流強約為2A以上，標志著BEPCⅡ直線加速器的改進工作取得一個重要的階段性成果。
2005年
北京正負電子對撞機（BEPC）正式結束運行。投資6.4億元的北京正負電子對撞機重大改造工程(BEPCⅡ)第二階段——新的雙環正負電子對撞機儲存環的改建工程施工正式開始。新北京正負電子對撞機的性能將是美國同一類裝置的3~7倍，對研究體積為原子核一億分之一的夸克粒子等基礎科研具有重要意義。
2015年
2015年10月，中科院高能物理研究所宣布中國將于2020年至2025年間開始建造世界最大粒子加速器，這項安裝將可讓科學家們能更多了解宇宙的運作。這項計劃的最終概念將在2016年底完成。LHC強子對撞機產生了希格斯玻色子，以及還有許多其他種類的粒子。而中國建造的粒子加速器將創造出一個能單單產出希格斯玻色子的高純度環境。
研究目的
二十世紀80年代以來，中國陸續建設了四大高能物理研究裝置――北京正負電子對撞機、蘭州重離子加速器和合肥同步輻射裝置。2000年以后，國家和地方政府合作，花費14億元之巨興建了大科學裝置上海同步輻射光源。為什么國家要花費如此巨資，建設這高能物理研究裝置呢？
粒子加速器
要想了解物質的微觀結構，首先要把它打碎。粒子加速器就是用高速粒子去“打碎”被測物質，加速器使用電磁力加速帶電粒子，由此產生的粒子束可沿設定的方向運動。當移動著的帶電粒子經過某個原子時，就能與原子中的電子相互作用，改變其運行軌道和連結方式，導致一些化合物分解并與其他元素結合而形成新的聚合物，進而使我們了解物質的基本性質。一直以來科學家們都致力于粒子加速器小型化，軍事學家則希望制成能擊穿鋼鐵的粒子槍。
組成結構
粒子加速器的結構一般包括3個主要部分：
①粒子源，用以提供所需加速的粒子，有電子、正電子、質子、反質子以及重離子等等。
②真空加速系統，其中有一定形態的加速電場，并且為了使粒子在不受空氣中的分子散射的影響的條件下加速，整個系統放在真空度極高的真空室內。
③導引、聚焦系統，用一定形態的電磁場來引導并約束被加速的粒子束，使之沿預定軌道接受電場的加速。所有這些都要求高、精、尖技術的綜合和配合。
加速器的效能指標是粒子所能達到的能量和粒子流的強度（流強）。按照粒子能量的大小，加速器可分為低能加速器（能量小于）、中能加速器（能量在、高能加速器（能量在和超高能加速器（能量在上)。低能和中能加速器主要用于各種實際應用。
分類種類
加速器的種類繁多，到目前為止，世界上已建成或曾著手研制的不下數十種。其中的已被淘汰，有的還不成熟。被廣泛采用和定型的則有十余種，它們的特點各有不同，可按不同的原則加以分類。
1．按加速粒子種類分：
(1)電子加速器；
(2)離子加速器、重離子加速器；
(3)任意帶電粒子或全粒子加速器。
直線加速器
(1)直線加速器；
(2)回旋加速器；
(3)環形加速器。
3．按加速電場種類分：
(1)高壓加速器；
(2)感應加速器；
(3)高頻共振加速器。
4．按聚焦方式分：
高壓加速器
(2)強聚焦加速器(超導或非超導磁體)。
5．按加速粒子能量范圍分：
(1)低能加速器
(2)中能加速器
(3)高能加速器
(4)超高能加速器
6．按束流強度分為強流、中流或弱流加速器。
粒子運行方式
粒子運行方式有：直線、回旋、螺旋、自動穩向機制等。
利用直線加速器加速帶電粒子時，粒子是沿著一條近于直線的軌道運動和被逐級加速的，因此當需要很高的能量時，加速器的直線距離會很長。有什么辦法來大幅度地減小加速器的尺寸嗎？辦法說起來也很簡單，如果把直線軌道改成圓形軌道或者螺旋形軌道，一圈一圈地反復加速，這樣也可以逐級諧振加速到很高的能量，而加速器的尺寸也可以大大地縮減。
1930年E.O.勞倫斯在直線加速器諧振加速工作原理的啟發下，提出了研制回旋加速器的建議。勞倫斯建議在回旋加速器里增加兩個半圓形磁場，使帶電粒子不再沿著直線運動，而沿著近似于平面螺旋線的軌道運動，這種改造使得加速器的電場不至于如此之長而導致電場能損失，是一個極富設想的設計發明。1931年建成了第一臺回旋加速器，磁極直徑約10厘米，用2千伏的加速電壓工作，把氘核加速到80keV，證實了回旋加速器的工作原理是可行的。在1932年又建成了磁極直徑為27厘米的回旋加速器，可以把質子加速到1MeV。
回旋加速器的電磁鐵的磁極是圓柱形的，兩個磁極之間形成接近均勻分布的主導磁場。磁場是恒定的，不隨時間而變化。在磁場作用下，帶電粒子沿著圓弧軌道運動，粒子能量不斷地提高，軌道的曲率半徑也不
SLAC的直線加速器中電子槍的原理圖
兩個磁極之間是真空室。里面裝有兩個半圓形空盒狀的金屬電極，通稱為“D形電極”。D形電極接在高頻電源的輸出端上，2個D形電極之間的空隙（加速間隙）有高頻電場產生。粒子源安裝在真空室中心的加速間隙中。D形電極內部沒有高頻電場，粒子進入D形電極之內就不再被加速，在恒定的主導磁場作用下做圓周運動。只要粒子回旋半圓的時間等于加速電壓半周期的奇整數倍，就能夠得到諧振加速。用一個表達式可以表示成：式中Tc是粒子的回旋周期，Trt是加速電壓的周期，K應該是奇整數。
這類利用軸向磁場使帶電粒子做回旋運動，周期性地通過高頻電場加速粒子的回旋加速器又可以分為兩類：
粒子加速器
第二類是有自動穩相機制的。屬于這一類型的加速器有：（1）穩相加速器；（2）同步加速器；（3）回旋加速器。
穩相
SLD事件的示意圖
同步
它的主導磁場是隨時間改變的以保證帶電粒子在恒定軌道上回旋。為此，磁鐵做成環形的，可使磁鐵重量減輕。加速電場是交變的，其頻率隨著帶電粒子回旋頻率的改變而改變，以保證諧振加速。同步加速器既能加速電子，稱為電子同步加速器；又能用于加速質子，稱為質子同步加速器或同步穩相加速器。用于加速重離子的同步加速器，顧名思義應稱為重離子同步加速器。
回旋
又稱為微波回旋加速器，專門用于加速電子。這一類型的加速器中，軸向磁場是均勻的，加速電場的頻率也是恒定的，而所不同的是讓加速間隙位于磁極的一端，電子的軌道為一系列與加速間隙中心線相切的圓。圖2.5是電子回旋加速器中電子軌道的示意圖。電子每回旋一圈，就被加速一次，只要回旋周期等于加速電壓周期的整數倍，就有可能進行諧振加速。電子回旋加速器的能量都不是很高，最大的也不過幾十MeV，束流強度為安，大多數用于醫療和射線劑量學等方面。
環形
粒子加速器
同步輻射是當任何帶電粒子加速時，所發出的一種電磁輻射。粒子在圓形軌道里運動時都有一個向心加速度，會讓粒子持續輻射。此時必須提供電場加速以補充所損失的能量。同步輻射是一種高功率的輻射，加速器將電子加速以產生同相位的X光。
除了加速電子以外也有些加速器加速較重的離子，如質子，以運作更高的能量領域的研究。譬如高能物理對于夸克及膠子的研究分析。
最早的環形加速器為 粒子回旋加速器，1932年由 恩奈斯特·勞倫斯（en:Ernest O. Lawrence）所發明。粒子回旋加速器有一對半圓形（D形）的中空盒子，以固定頻率變換電場，用以加速帶電粒子；以及一組磁偶極提供磁場使運動粒子轉彎。帶電粒子從盒子的圓心地方開始加速，然后依螺旋狀軌跡運動至盒子邊緣。
粒子回旋加速器有其能量限制，因為 特殊相對論效應會使得高速下的粒子質量改變。粒子的核質比與回旋頻率間的關系因此改變，許多參數需重新計算。當粒子速度接近光速時，粒子回旋加速器需提供更多的能量才有可能讓粒子繼續運行，而這時可能已經達到粒子回旋加速器機械上的極限。
當電子能量到達約十個百萬電子伏特（10 MeV）時，原本的粒子回旋加速器無法對電子再做加速。必須用其它方法，如 同步粒子回旋加速器和 等時粒子回旋加速器的使用。這些加速器適用于較高的能量，而不用于較低的能量。
如果要到達更高的能量，約十億電子伏特（billion eV or GeV），必須使用同步加速器。同步加速器將粒子置于環形的真空管中，稱為儲存環。儲存環有許多的磁鐵裝置用以聚焦粒子以及讓粒子在儲存環中轉彎，用微波（高頻）共振腔提供電場將粒子加速。
直線
粒子加速器
所以帶電粒子束加速時，必須小心控制每一個環上的交流（AC）電壓，讓每一個帶電粒子束可以持續加速。由于粒子速度越來越快，要保持電場加速粒子效率，電擊環的長度必須越來越長使電場作用在粒子的時間提高。為了保持粒子運動軌跡的穩定性，通常會使用一連串的四極電磁鐵(Quadrupole magnets)強制讓粒子束往中心方向聚集。
當粒子接近光速時，會由于相對論效應粒子會將電能轉成質能，電場的轉換速率必須變得相當高以抵抗相對論效應，須使用微波（高頻）共振腔來運作加速電場。直線加速器由于高電壓的運作，會使儀器表面有感應電荷存在，這不只會造成實驗誤差更造成安全上的漏電，甚至這些在金屬儀器表面的電能會轉成更危險的熱能，這造成了直線加速器必須有極限電壓以保安全。
加上儀器尺寸過大，高電壓運作的電費更是一大負擔。于是在直線加速器之后，科學家基于成本和安全要求發明了回旋加速器(Cyclotron)。 (Ernest Lawrence發明了回旋加速器并在1939年榮獲諾貝爾物理獎)
雖然直線加速器有成本和安全的缺點，但是和現今的粒子加速器比較的話，它還是有高功率(短時間將粒子加速到相對論狀態)和高數量輸出的優點。直線加速器也被稱為Linac（LinearAccelerator的簡稱）。
實驗裝置
北京正負電子對撞機
北京正負電子對撞機是一臺可以使正、負兩個電子束在同一個環里沿著相反的方向加速，并在指定的地點發生對頭碰撞的高能物理實驗裝置。由于磁場的作用，正負電子進入環后，在電子計算機控制下，沿指定軌道運動，在環內指定區域產生對撞，從而發生高能反應。然后用一臺大型粒子探測器，分辨對撞后產生的帶電粒子及其衍變產物，把取出的電子信號輸入計算機進行處理。它始建于1984年10月7日，1988年10月建成，包括正負電子對撞機、北京譜儀（大型粒子探測器）和北京同步輻射裝置。
北京正負電子對撞機的建成，為中國粒子物理和同步輻射應用研究開辟了廣闊的前景。[2]它的主要性能指標達到80年代國際先進水平，一些性能指標迄今仍然是國際同類裝置的最好水平。[1]而且中美科學家還于2003年7月30日在北京正負電子對撞機上首次發現一個新粒子，中美科學家合作分析研究從對撞機上得到的5800萬個J粒子事例的數據時，發現了這個新的短壽命粒子。這可能是幾十年前由科學家費米和楊振寧預言的多夸克態粒子。
上海同步輻射光源
上海光源是一臺高性能的中能第三代同步輻射光源，它的英文全名為Shanghai Synchrotron Radiation Facility，簡稱SSRF。它是中國迄今為止最大的大科學裝置和大科學平臺，在科學界和工業界有著廣泛的應用價值，每天能容納數百名來自全國或全世界不同學科、不同領域的科學家和工程師在這里進行基礎研究和技術開發。
蘭州重離子加速器
蘭州重離子加速器蘭州重離子加速器是中國自行研制的第一臺重離子加速器，同時也是我國到目前為止能量最高、可加速的粒子種類最多、規模最大的重離子加速器，是世界上繼法國、日本之后的第三臺同類大型回旋加速器，1989年H月投入正式運行，主要指標達到國際先進水平。中科院近代物理研究所的科研人員以創新的物理思想，利用這臺加速器成功地合成和研究了10余種新核素。
合肥同步輻射裝置
粒子加速器
大型強子對撞器
世界上最大、能量最高的粒子加速器——大型強子對撞器（Large Hadron Collider，簡稱LHC）
大型強子對撞器(Large Hadron Collider，LHC），是一座位于瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織CERN的粒子加速器與對撞機，作為國際高能物理學研究之用。(全球定位點：北緯東經LHC已經建造完成，北京時間2008年9月10日下午15：30正式開始運作，成為世界上最大的粒子加速器設施。但在2008年9月19日，LHC第三與第四段之間用來冷卻超導磁鐵的液態氦發生了嚴重的泄漏，導致對撞機暫停運轉。LHC是一個國際合作的計劃，由34國超過兩千位物理學家所屬的大學與實驗室，所共同出資合作興建的。
激光粒子加速器
粒子加速器
傳統的加速器必須做成幾百米甚至更長的龐然大物，以將粒子能量提升到粒子物理學家所需的程度。幾年來，科學家發展出一種主要基于激光等離子體的技術，可獲得比傳統加速器更高的加速梯度，從而為縮短加速度的長度帶來可能。然而，之前的一些技術往往導致同步加速器的輻射損失或降低粒子束的質量，限制了其對粒子物理學家的吸引力。
斯坦福大學研究小組開發的新方法，在用激光束加速的同時，施加一個和激光同向的縱向電場，形成疊加的加速效果。電子獲得的能量自然等于縱向電場和激光束單獨作用施加能量之和。該裝置在真空中加速電子，而不是在復雜得多的等離子體環境中。
粒子加速器
“這項工作最初、最主要的動機是想探索開發粒子加速器的可能性，從而把現有直線加速器的長度縮減一個數量級?！盤lettner說，“這將導致碰撞能達1Tev甚至更高的‘緊湊’型高亮度輕子碰撞的出現。”據悉，新方法還可能導致小型X射線源技術的發展。
作用方式
高能加速器條件下的有關物質結構的研究，本質上是有關自然狀態下自然能團（或能簇、能子）之間的能態在量方面的相對變（轉化）關系。
從弧理論的觀念來看，利用高能加速器等方法來轟擊類弧子結構（原子）的條件下，可得到弱相互作用關系：1、對稱理論（普遍的對稱性理論）2、非對稱性理論，特殊條件下得之。如果轟擊能子（弧合子，次原子結構），則得到強相互作用關系：漸近自由 理論等。
上述兩種作用均發生在能態層面而非物質態的層面；屬能簇與能簇之間的關系。
粒子加速器
非對稱弱相互作用：如果外加能量與類弧子的空間軸水平進入系統時，由于時間軸在空間軸上的非對稱性，所有弱相互作用均發生在類弧子結構的能量交換過程中，本質上是對自然本在能態的一種人工擾動，并非是物質的結構性改變。類弧子結構是一種能態轉化過程中的普遍存在的剛性結構。當外加能量進入時，這些外加能量就被“訓化”了，形成適當的次粒子并被釋放出來。這些過程是可以反復和重演的。一切自然能態在其能量發生相互轉化時的唯一結構體，即類弧子體。弱相互作用實際上是人工條件下對類弧子體的干擾性的物理學觀察結果。自然能態猶如平靜的湖面，人為的力量弄起了幾絲漣紋；當這些人工干擾停頓 時，自然能態將恢復如初，并未發生絲毫的改變。人們總結出來的理論或規律，僅僅是有關那幾絲漣紋的觀察結果。對于自然的能本態或物質性結構仍是一無所知。
與此不同的強相互作用則全部發生在能態的能子層面（狀態）。能子狀態的統一結構體，即絕對弧子。其時空軸絕對同一，組成絕對弧合子的最小能量子單位，現代人稱為強子。強相互作用就是研究絕對弧合子能量單元之間的關系。這里，要求人工能量要有極高的能級狀態，使用很高能量時才能激發這種相互作用。強相互作用對外不顯示任何新粒子產生或亞粒子對產生；也就是說，如果產生的話，則是碰撞能量的轉化形式。怎樣轉化僅僅取決于絕對弧合子吸收人工外加能量的量值。通常情況下不產生。多以光子形式被釋放掉，壽命極短。
絕對弧子好比布滿麻點的皮球，其麻點對應最小能單位，在無外加能量時，每個麻點的“位置”是同一的，即自由的，任意方位均可“看”到同一個麻點的存在。對其施加外力（外加能量）時，球面將會發生塌陷，此時塌陷邊緣上對稱的麻點發生對稱性的背離運動，似乎被分開了。由于絕對弧子自身的穩定性，也即對人工能量的排斥性，看起來似乎是兩個麻點拼命想恢復原狀，給的力越大，凹陷越大，回彈性就越強；凹陷越小，回彈性越弱，按照現代物理學的觀點理解，即漸近自由。這些實為假象（人工制造的假象）。
概括而論，弱相互作用及其規律以及強相互作用及其規律，例如楊振寧等的非對稱性弱相互作用理論和戴維·羅斯、戴維·利策和弗蘭克·爾切克等的強相互作用理論，漸近自由理論都是建立在人工作用條件下的，描述自然本態在被干擾時所發生現象的物理認識理論，而非自然本態的物理理論。其根本錯誤在于自然認識觀是錯誤的，唯有弧理論可以正確概括和闡述各種自然的本在態結構。
加速能量
粒子加速器
粒子加速器的規模已有小于一個大型機器制造廠，其用電量相當于一個中等城市，工作人員可達數千人，有宇宙粒子制造廠之稱。但是，盡管今日粒子加速器能量已經夠大的了，可它仍然遠遠不能適應探索原子奧秘的要求，因此隨著人們對原子奧秘探索的深入，粒子加速器仍會不斷地改進。
為止，粒子加速器的最高能量是由歐洲大型強子對撞機LHC產生的。兩束能量為3.5Tev的質子束相互碰撞，能量高達7TeV。
應用作用
應用加速器產生的電子束或X射線進行輻照加工已成為化工、電力、食品、環保等行業生產的重要手段和工藝，是一種新的加工技術工藝。它廣泛應用于聚合物交聯改性、涂層固化、聚乙烯發泡、熱收縮材料、半導體改性、木材-塑料復合材料制備、食品的滅菌保鮮、煙氣輻照脫硫脫硝等加工過程。
經輻照生產的產品具有許多優良的特點，例如：輻照交聯聚乙烯電纜經105Gy劑量輻照后，其電學性能、熱性能都有很大提高，使用溫度輻照前為輻照后長期使用溫度可達120℃以上。我國已有用加速器進行輻照加工的生產線200多條。
無損檢測
無損檢測就是在不損傷和不破壞材料、制品或構件的情況下，就能檢測出它們內部的情況，判別內部有無缺陷。現代無損檢測的方法很多，例如：超聲波探傷法、渦流探傷法、熒光探傷法及射線檢測法等。射線檢測法即可檢查工件表面又可檢查工件內部的缺陷。設備可以采用放射性同位素Co60產生的γ射線、X光機產生的低能X射線和電子加速器產生的高能X射線。尤其是探傷加速器的穿透本領和靈敏度高，作為一種最終檢查手段或其它探傷方法的驗證手段及在質量控制中，在大型鑄鍛焊件、大型壓力容器、反應堆壓力殼、火箭的固體燃料等工件的缺陷檢驗中得到廣泛的應用。這種探傷加速器以電子直線加速器為主要機型。
射線檢測的方法根據對透過工件的射線接受和處理方法的不同，又可把射線檢測法分為三種：
a、射線照相法
這種方法與我們體檢時拍X光膠片相似，射線接受器是X光膠片。探傷時，將裝有X光膠片的膠片盒緊靠在被檢工件背后，用X射線對工件照射后，透過工件的射線使膠片感光，同時工件內部的真實情況就反映到膠片的乳膠上，對感光后的膠片進行處理后，就可以清楚地了解工件有無缺陷以及缺陷的種類、位置、形狀和大小。
b、輻射成像法
這種方法的射線接受器是陣列探測器或熒光增感屏。前者就是清華大學和清華同方共同研制生產的大型集裝箱檢查系列產品。后者就是用于機場、鐵路的行李、包裹的X射線安檢系統，也可用于工業的無損檢測。這種方法配以圖像處理系統可以在線實時顯示物品內部的真實情況。
c、工業CT
與醫用CT原理類似，CT技術即計算機輔助層析成像技術。選用加速器作為X射線源的CT技術是一種先進的無損檢測手段，主要針對大型固體火箭發動機和精密工件的檢測而發展起來。它的密度分辨率可達0.1%，比常規射線技術高一個數量級。在航天、航空、兵器、汽車制造等領域精密工件的缺陷檢測、尺寸測量、裝配結構分析等方面有重要的應用價值。
離子注入
利用加速器將一定能量的離子注入到固體材料的表層，可以獲得良好的物理、化學及電學性能。半導體器件、金屬材料改性和大規模集成電路生產都應用了離子注入技術。我國現擁有各類離子注入機100多臺。其中我國自己累計生產出140多臺離子注入機，能量為150KeV~600KeV，流強為0.5mA到十幾mA。
1.2 低能加速器在農業中的應用
作為核技術應用裝備的加速器在農業上的應用，在一些國家普遍使用已有明顯經濟效益的主要有三方面：
1)輻照育種
加速器在輻照育種中的應用，主要是利用它產生的高能電子、X射線、快中子或質子照射作物的種子、芽、胚胎或谷物花粉等，改變農作物的遺傳特性，使它們沿優化方向發展。通過輻射誘變選育良種，在提高產量、改進品質、縮短生長期、增強抗逆性等方面起了顯著作用。馬鈴薯、小麥、水稻、棉花、大豆等作物經過輻照育種后可具有高產、早熟、矮桿及抗病蟲害等優點。
2)輻照保鮮
輻照保鮮是繼熱處理、脫水、冷藏、化學加工等傳統的保鮮方法之后，發展起來的一種新保鮮技術。例如，對馬鈴薯、大蒜、洋蔥等經過輻照處理，可抑制其發芽，延長貯存期；對干鮮水果、蘑菇、香腸等經過輻照處理，可延長供應期和貨架期。
3)輻照殺蟲、滅菌
在農產品、食品等殺蟲滅菌普遍使用化學熏蒸法，由于使用溴甲烷、環氧乙烷等化學熏蒸法引起的殘留毒性、破壞大氣臭氧層等原因，根據蒙特利爾公約，到2005年要在全球范圍內禁止使用溴甲烷。因而利用加速器進行農產品、食品等輻照殺蟲、滅菌得以迅速發展。利用加速器產生的高能電子或X射線可以殺死農產品、食品中的寄生蟲和致病菌，這不僅可減少食品因腐敗和蟲害造成的損失，而且可提高食品的衛生檔次和附加值。
醫療衛生
隨著科技的進步和人民素質的提高生活質量的提高，人們對醫療衛生條件提出了更高的要求。加速器在醫療保健中的應用促進了醫學的發展和人類壽命的延長。目前加速器在醫療衛生方面的應用主要有三種，即放射治療、醫用同位素生產和醫療儀器、醫療用品和藥品的消毒。
1) 放療
用于惡性腫瘤的放射治療（簡稱放療）電子直線加速器是當今世界上應用數量最多的加速器、最成熟的技術之一。
用于放射治療的加速器從50年代的感應加速器到60年代的醫用電子回旋加速器，70年代醫用電子直線加速器逐漸占據主導地位。世界上有3000多臺醫用電子直線加速器裝備在世界各地的醫院里。
除了使用加速器產生的電子束之外，、除了X射線放射治療，質子放射治療也可以通過加速器進行、中子放療、重離子放射治療和π介子放射治療尚在實驗階段，實驗結果表明療效顯著。但這些加速器比電子直線加速器能量高得多，結構也復雜得多，價格也貴得多，至今沒有普及。
電子直線加速器立體定向放射治療，俗稱x—刀，一種新的放射治療技術。與常規放療相比，該技術可保護15倍以上%~20%正常組織，而腫瘤增加了20%~40%的劑量，可以更有效地殺死癌細胞，從而增加放射治療的療效。
20世紀60年代，我國醫院配備醫用感應加速器，70年代中期，我國各地醫院開始配備醫用電子直線加速器。截至2000年初，中國擁有各種能量的電子直線加速器約530臺，其中國產電子直線加速器約250臺，進口電子直線加速器約300臺。
同位素
放射性同位素在現代核醫學中被廣泛用于診斷疾病和治療腫瘤，已確定約80種同位素可用于臨床應用，其中包括2/3是由加速器產生的，特別是缺中子短壽命同位素只能由加速器產生。這些短壽命同位素主要用于以下幾個方面：
a、正電子和單光子發射計算機斷層攝影—Positron emission computed tomography and single photon emission tomography
PET是一種放射出半衰期非常短的正電子的放射性核素，被患者提前吸入或注射這些放射性核素的正電子發射和光子發射被環形探測器從各個角度探測，經計算機處理后重建出斷層組織的圖像。這些短壽命的放射性核素是由小型回旋加速器產生的。半衰期最短的核素，如15O，只有123秒，通常從幾分鐘到一小時不等。所以一般使用PET的醫院都會配備這種加速器。為PET產生短壽命放射性核素的小型回旋加速器吸引了許多加速器制造商對其進行開發。幾家外國加速器制造商生產了幾十臺小型回旋加速器。
b、圖像獲取
腫瘤可以通過放射性核素閃爍照相術或γ照相術獲得的圖像來診斷、檢查人體器官，研究其生理生化功能和代謝狀況，獲取動態數據。比如201Tl用于心肌檢查，是早期發現冠心病和定位心肌梗死最敏感的檢查方法。這些放射性核素大多數也是由加速器產生的。
輻照消毒
利用加速器控制醫療儀器、一次性醫用物品、疫苗、抗生素、中成藥滅菌是加速器在醫療保健領域應用的一個很有前景的方向。加速劑在食品中的殺蟲效果如前所述、滅菌也是一樣，可以替代高溫消毒的應用、化學消毒等方法。然而，滅菌所需的輻射劑量大于殺死昆蟲所需的輻射劑量。
粒子加速器（Particle accelerator）它是用人工方法產生高速帶電粒子的裝置。日常生活中常見的粒子加速器包括陰極射線管和電視用X射線管。是探索原子核和粒子的性質、內部結構和相互作用是工農業生產中的重要工具、醫療衛生、科學和技術也有重要和廣泛的實際應用。自1919年盧瑟福用天然放射性元素發出的α射線轟擊氮原子首次實現元素的人工轉化后，物理學家們意識到，為了了解原子核，必須用高速粒子來改造原子核。天然放射性提供的粒子能量有限，只有幾兆電子伏（MeV）雖然自然宇宙線中的粒子能量很高，但粒子流卻很弱，比如能量是10 ^ 14電子伏（ eV ）平均每小時只有一個粒子落在 1平方米上，它無法控制宇宙射線中粒子的種類、量和精力，很難開展研究工作。因此，為了進行具有預期目標的實驗研究，幾十年來人們開發和建造了各種各樣的粒子加速器，其性能也在不斷提高。在生活中，電視和x光設備都是小型粒子加速器。
利用粒子加速器發現了大部分新的超鈾元素和數千種人工合成的放射性核素，系統深入地研究了核的基本結構及其變化規律，促進了核物理的迅速發展和成熟，從而建立了粒子物理學。近20年來，加速器的應用已經遠遠超出了核物理和粒子物理的領域，比如材料科學、表面物理、分子生物學、光化學和其他科學技術領域有重要的應用。在工、農、加速器廣泛用于醫學各領域的同位素生產、腫瘤診斷與治療、射線消毒、無損探傷、高分子輻照聚合、材料輻照改性、離子注入、離子束顯微分析和空間輻射模擬、核爆模擬等等。到目前為止，世界各地已經建造了數千臺粒子加速器，其中一小部分用于原子核和粒子物理的基礎研究它們繼續朝著提高能量和光束質量的方向發展；其余大部分屬于粒子射線技術的應用“小”型加速器。