多级粒子直线加速器为何要造很长

多级粒子直线加速器为何要造很长

粒子运动的路程长，被加速的时间就长，获得的能量就高，又因为是直线加速器，不能卷起来，所以就造得好长，一般都有几公里长，大型的直线加速器有十几公里。还有一种回旋加速器，就像很多圈圈样的，不用造得太大，它需要考虑粒子的运动周期，关系到质量，但是因为狭义相对论，粒子高速运动时质量会显著增大，周期就变了，所以回旋加速器不能给以粒子较大的能量和速度，而直线加速器没有这个缺点，缺点就是要造得好长，但它可以把粒子的速度加到接近光速。

如何制作粒子加速器？微型的，不会的不要来乱。

你可以做一个直线加速器： 首先，你要一种带电荷的粒子源，比如能发射电子、正电子、质子或者α射线的粒子源——之所以选择带电荷的粒子，因为带电粒子的加速和控制是最简单的，只要电场和磁场即可。 对于带电粒子的加速，肯定需要使用电场，而且电场电压越高越好，所以需要高压电源，最简单的高压电源就是电视机中的行输出变压器，输出电压在3万伏特左右的高压，这样足够把带电粒子的能量提升30KeV。如果需要更高能量，那就是用多个变压器串联或者使用更高电压的电源了。 当然，如果想要把粒子能量加速到MeV级别，那最好是使用回旋加速器了，直线加速器的长度将相当惊人。 最大的难点就是真空装置了，粒子源、高压电源的加速电极必须处于真空中才能实现运行，否则带电粒子就被空气吸收殆尽了。所以前面那些都很容易找到，但是真空就很难制造了，因为需要的真空空间很大，其体积至少要以立方米为单位计算，这就要看是否有人愿意帮你做了。

直线加速器和回旋加速器各自有哪些优缺点？

“要加速到足够大的能量还是要直线加速器”这句话是错误的。
回旋加速器可以反复回旋加速以累积能量，另外如果有足够的资金和场地的话，也可以造得非常大——半径越大越接近直线，这样偏转的时候由于同步辐射（切伦科夫辐射）损失的能量越少。
典型的例子就是人类联合投资建设在CERN（欧洲粒子物理研究中心）的LHC，圆周长27km，是人类历史上建造的最大的单一工程设备。科幻小说中还有环地球加速器或者地球公转轨道加速器，都是把回旋加速器极大的放大后的东西。不因为别的，就因为它能反复回旋加速后累积到极高能量！（相对论效应修正不是不可以解决的问题，只是要花钱添加更多更好的设备、编写更多的监测和控制软件。）
直线加速器是单程的，不论多少能量都是在一次直线加速运动中完成，没有办法反复加速以累积能量——虽然没有什么同步辐射损失，但一次直线运动总共能吸收的能量也是有限的，所以直线加速器能达到的最大能量远不如大直径的回旋加速器。
直线加速器的优点是从零速开始加速很方便，绝大部分回旋加速器的起始加速段（注入器）都是直线加速器；而且加速重粒子在能量损失方面比起同步加速器来说比较有优势，因为重粒子偏转需要的向心加速度更大；另外事实上都造到很大的时候直线加速器反而比较不占地方。
当然，现在有一些崭新的直线加速原理，你可以搜索一篇科普文章叫作“桌面上的加速器”。使用>等离子体中的激光拖曳<等技术，理论上可以在保证电子吸收的总动能不变的基础上，把电子直线加速器长度缩小到原来的千分之一，所以叫“桌面上”的加速器，如果用这种技术建造数公里长的加速器，那么即使只是一次加速，能达到的能量也是非常可怕的。

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