粒子加速器（particle accelerator）是用人工方法产生高速带电粒子的装置。日常生活中常见的粒子加速器有用于电视的阴极射线管及X光管等设施。是探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具，在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面也都有重要而广泛的实际应用。
自E·卢瑟福1919年用天然放射性元素放射出来的α射线轰击氮原子首次实现了元素的人工转变以后，物理学家就认识到，要想认识原子核必须和粒子进行同步的研究。随后应用粒子加速器发现了绝大部分新的超铀元素和合成了上千种新的人工放射性核素，高能加速器的发展又使人们发现了包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在内的几百种粒子。

粒子加速器的结构一般包括3个主要部分 ：
①粒子源，用以提供所需加速的粒子，有电子、正电子、质子、反质子以及重离子等等。
②真空加速系统，其中有一定形态的加速电场，并且为了使粒子在不受空气中的分子散射的影响的条件下加速 ，整个系统放在真空度极高的真空室内。
③导引、聚焦系统，用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速。所有这些都要求高、精、尖技术的综合和配合。
加速器的效能指标是粒子所能达到的能量和粒子流的强度（流强）。按照粒子能量的大小，加速器可分为低能加速器（能量小于10^8eV）、中能加速器（能量在10^8～10^9eV）、高能加速器（能量在10^9～10^12eV）和超高能加速器（能量在10^12eV以上)。低能和中能加速器主要用于各种实际应用。

粒子加速器按其作用原理不同可分为静电加速器、直线加速器、回旋加速器、电子感应加速器、
E.卢瑟福
同步回旋加速器、对撞机等。
利用直线加速器加速带电粒子时，粒子是沿着一条近于直线的轨道运动和被逐级加速的，因此当需要很高的能量时，加速器的直线距离会很长。有什么办法来大幅度地减小加速器的尺寸吗？办法说起来也很简单，如果把直线轨道改成圆形轨道或者螺旋形轨道，一圈一圈地反复加速，这样也可以逐级谐振加速到很高的能量，而加速器的尺寸也可以大大地缩减。
1930年E.O.劳伦斯在直线加速器谐振加速工作原理的启发下，提出了研制回旋加速器的建议。劳伦斯建议在回旋加速器里增加两个半圆形磁场，使带电粒子不再沿着直线运动，而沿着近似于平面螺旋线的轨道运动，这种改造使得加速器的电场不至于如此之长而导致电场能损失，是一个极富设想的设计发明。1931年建成了第一台回旋加速器，磁极直径约10厘米，用2千伏的加速电压工作，把氘核加速到80keV，证实了回旋加速器的工作原理是可行的。在1932年又建成了磁极直径为27厘米的回旋加速器，可以把质子加速到1MeV。
回旋加速器的电磁铁的磁极是圆柱形的，两个磁极之间形成接近均匀分布的主导磁场。磁场是恒定的，不随时间而变化。在磁场作用下，带电粒子沿着圆弧轨道运动，粒子能量不断地提高，轨道的曲率半径也不
SLAC的直线加速器中电子枪的原理图
断地提高，运动轨道近似于一条平面螺旋线。
两个磁极之间是真空室。里面装有两个半圆形空盒状的金属电极，通称为“D形电极”。D形电极接在高频电源的输出端上，2个D形电极之间的空隙（加速间隙）有高频电场产生。粒子源安装在真空室中心的加速间隙中。D形电极内部没有高频电场，粒子进入D形电极之内就不再被加速，在恒定的主导磁场作用下做圆周运动。只要粒子回旋半圆的时间等于加速电压半周期的奇整数倍，就能够得到谐振加速。用一个表达式可以表示成：
Tc=KTrt
式中Tc是粒子的回旋周期，Trt是加速电压的周期，K应该是奇整数。
这类利用轴向磁场使带电粒子做回旋运动，周期性地通过高频电场加速粒子的回旋加速器又可以分为两类：
第一类是没有自动稳相机制的。等时性回旋加速器就是属于这一类。D形电极间加有频率固定的高频加速
粒子加速器
电场，粒子能量低时，回旋频率能保持与高频电场谐振，而当能量高时，粒子的回旋频率会随着能量的提

高而越来越低于高频电场频率，最终不能再被谐振加速。为了克服这个困难，可以使磁场沿半径方向逐步增加，以保持粒子的回旋频率恒定。然而磁场沿半径方向递增却又导致粒子束流轴向散开。为解决这一矛盾，60年代初研制成功了扇形聚焦回旋加速器，在磁极上巧妙地装上边界弯曲成螺旋状的扇形铁板，它可以产生沿方位角变化的磁场，即使加速粒子轴向聚焦，又使磁场随半径增大而提高，保证粒子的旋转频率不变，即旋转一周的时间不变，因此被称为等时性回旋加速器。

第二类是有自动稳相机制的。属于这一类型的加速器有：（1）稳相加速器；（2）同步加速器；（3）回旋加速器。

作用方式
高能加速器条件下的有关物质结构的研究，本质上是有关自然状态下自然能团（或能簇、能子）之间的能态在量方面的相对变（转化）关系。
从弧理论的观念来看，利用高能加速器等方法来轰击类弧子结构（原子）的条件下，可得到弱相互作用关系：1、对称理论（普遍的对称性理论）2、非对称性理论，特殊条件下得之。如果轰击能子（弧合子，次原子结构），则得到强相互作用关系：渐近自由 理论等。
为什么？
上述两种作用均发生在能态层面而非物质态的层面；属能簇与能簇之间的关系。
弱相互作用：任何外来能团轰击类弧子结构时，沿时轴方向进入类弧子（从能量到能量）时，外加能量
粒子加速器
在进入类弧子结果体时，便会发生弧合作用而产生出对称弧合，对外显示出释放了两个旋向相反，质量相等能团，即对称性弧合反应。外加能量的能量级被限制在被轰击的类弧子的时轴的能量（假设等于1）范围内：小于0，大于1时，均不能产生出成对的能粒子。只有在< 1, >0 的条件下，才可以生成亚粒子；在此层面上可以产生出许多亚粒子，理论上是无限多。
非对称弱相互作用：如果外加能量与类弧子的空间轴水平进入系统时，由于时间轴在空间轴上的非对称性（1/3），所有弱相互作用均发生在类弧子结构的能量交换过程中，本质上是对自然本在能态的一种人工扰动， 并非是物质的结构性改变。类弧子结构是一种能态转化过程中的普遍存在的刚性结构。当外加能量进入时，这些外加能量就被“训化”了，形成适当的次粒子并被释放出来。这些过程是可以反复和重演的。一切自然能态在其能量发生相互转化时的唯一结构体，即类弧子体。弱相互作用实际上是人工条件下对类弧子体的干扰性的物理学观察结果。自然能态犹如平静的湖面，人为的力量弄起了几丝涟纹；当这些人工干扰停顿 时，自然能态将恢复如初，并未发生丝毫的改变。人们总结出来的理论或规律，仅仅是有关那几丝涟纹的观察结果。对于自然的能本态或物质性结构仍是一无所知。
与此不同的强相互作用则全部发生在能态的能子层面（状态）。能子状态的统一结构体，即绝对弧子。其时空轴绝对同一，组成绝对弧合子的最小能量子单位，现代人称为强子。强相互作用就是研究绝对弧合子能量单元之间的关系。这里，要求人工能量要有极高的能级状态，使用很高能量时才能激发这种相互作用。强相互作用对外不显示任何新粒子产生或亚粒子对产生；也就是说，如果产生的话，则是碰撞能量的转化形式

被释放掉，寿命极短。
绝对弧子好比布满麻点的皮球，其麻点对应最小能单位，在无外加能量时，每个麻点的“位置”是同一的，即自由的，任意方位均可“看”到同一个麻点的存在。对其施加外力（外加能量）时，球面将会发生塌陷，此时塌陷边缘上对称的麻点发生对称性的背离运动，似乎被分开了。由于绝对弧子自身的稳定性，也即对人工能量的排斥性，看起来似乎是两个麻点拼命想恢复原状，给的力越大，凹陷越大，回弹性就越强；凹陷越小，回弹性越弱，按照现代物理学的观点理解，即渐近自由。这些实为假象（人工制造的假象）。
概括而论，弱相互作用及其规律以及强相互作用及其规律，例如杨振宁等的非对称性弱相互作用理论和戴维?#26684;罗斯、戴维?#27874;利策和弗兰克?#32500;尔切克等的强相互作用理论，渐近自由理论都是建立在人工作用条件下的，描述自然本态在被干扰时所发生现象的物理认识理论，而非自然本态的物理理论。其根本错误在于自然认识观是错误的，唯有弧理论可以正确概括和阐述各种自然的本在态结构。
低能加速器的应用
低能加速器的应用是核技术应用领域的重要分支，，在世界各地运行着的数千台加速器中大多数是在工业、农业、医疗卫生等领域内得到广泛应用的低能加速器。低能加速器在这些领域的应用，极大地改变了这些领域的面貌，创造了巨大的经济效益和社会效益。

加速能量
从20世纪30年代到50年代后半期的20年时间里，加速器的能量增加了几百倍到几千倍。这是因
粒子加速器
为要发现基本粒子。除了到宇宙线中去寻找外，就得到原子核内部去寻找。原子核内部存在非常强大的作用力，即：核力(nuclear force)把基本粒子紧紧地结合在一起，因此研究基本粒子需要很大的能量。随着加速器能量的增加，在实验室中所发现的基本粒子数目也增多了。
粒子加速器的规模已有小于一个大型机器制造厂，其用电量相当于一个中等城市，工作人员可达数千人，有宇宙粒子制造厂之称。但是，尽管今日粒子加速器能量已经够大的了，可它仍然远远不能适应探索原子奥秘的要求，因此随着人们对原子奥秘探索的深入，粒子加速器仍会不断地改进。
为止，粒子加速器的最高能量是由欧洲大型强子对撞机LHC产生的。两束能量为3.5Tev的质子束相互碰撞，能量高达7TeV。