粒子物理学的历史是一个寻找更小物质的故事。当科学家们深入研究原子的构成时，他们需要找到一种方法将其分离，以查看其组成部分。这些被称为“基本粒子”。把它们分开需要很大的能量。这也意味着科学家必须拿出新技术来完成这项工作。

为此，他们设计了回旋加速器，这是一种粒子加速器，当带电粒子以圆形螺旋模式越来越快地移动时，它使用恒定的磁场来保持带电粒子。最终，他们击中了一个目标，产生了二次粒子供物理学家研究。回旋加速器在高能物理实验中已经使用了几十年，在癌症和其他疾病的医疗中也很有用。

回旋加速器的历史

第一台回旋加速器是由加利福尼亚大学的伯克利在1932建造的，由Ernest Lawrence和他的学生M. Stanley Livingston合作建造的。他们把大电磁铁放在一个圆圈里，然后设计了一种通过回旋加速器使粒子加速的方法。这项工作为劳伦斯赢得了1939年诺贝尔物理学奖。在此之前，使用的主要粒子加速器是线性粒子加速器，简称Iinac。第一台直线加速器于1928年在德国亚琛大学建成。直线加速器至今仍在使用，特别是在医学领域，以及作为更大更复杂加速器的一部分。

自从劳伦斯研究回旋加速器以来，世界各地都在建造这些测试装置。加州大学伯克利分校为辐射实验室建造了几座，第一座欧洲设施是在镭研究所在俄罗斯Leningrad建立的。另一座建于二战初期的海德堡。

回旋加速器比直线加速器有了很大的改进。与需要一系列磁铁和磁场以直线加速带电粒子的直线加速器设计不同，圆形设计的好处是带电粒子流将不断通过磁铁产生的相同磁场，每次都会获得一点能量。当粒子获得能量时，它们会在回旋加速器内部形成越来越大的环，继续通过每个环获得更多的能量。最终，回路将变得如此之大，以至于高能电子束将穿过窗口，此时它们将进入轰击室进行研究。从本质上说，它们与一个板块碰撞，从而使粒子散布在燃烧室周围。

回旋加速器是第一个循环粒子加速器，它为进一步研究提供了一种更有效的加速粒子的方法。

现代回旋加速器

今天，回旋加速器仍然用于医学研究的某些领域，其尺寸范围从大致的桌面设计到建筑尺寸甚至更大。另一种是20世纪50年代设计的同步加速器，其功率更大。最大的回旋加速器是凯旋500 MeV回旋加速器，它仍然在温哥华英属哥伦比亚大学、不列颠哥伦比亚、加拿大和日本Ri垦实验室的超导环回旋加速器中运行。它有19米宽。科学家们用它们来研究粒子的性质，也就是所谓的凝聚态物质（粒子相互粘附在一起）。

更现代的粒子加速器设计，比如大型强子对撞机的设计，可以远远超过这个能级。这些所谓的“原子加速器”是为了加速粒子达到接近光速的速度而建造的，因为物理学家正在寻找更小的物质碎片。寻找希格斯玻色子是LHC在瑞士工作的一部分。其他加速器存在于纽约布鲁克海文国家实验室、伊利诺伊州费米实验室、日本KEKB等。这些都是回旋加速器的非常昂贵和复杂的版本，都致力于了解组成宇宙物质的粒子。