上图中红红绿绿的圆筒就是漂移管。细心的读者可能会发现这些圆筒变得越来越长,这是因为:随着粒子能量升高、速度变快,单位时间内移动的距离也就越长,因此相应的漂移管的长度逐渐变长。
按照这个原理,如果想得到越高能量的粒子,直线加速器的长度就会越长,从而使加速器的成本显著升高。为了避免建造过长的加速器,回旋加速器应运而生。
回旋加速器——可能像切开的蛋糕
美国物理学家劳伦斯在直线加速器的基础上脑洞大开,于1932年设计和制造了第一台回旋加速器,通过施加外部磁场,将加速粒子的直线轨道变为螺旋线的形式。这项开创性的成果解决了因加速器过长而导致的加速效率过低的问题,劳伦斯也因此获得了1939年的诺贝尔物理学奖。
回旋加速器是如何工作的呢?大家看看下面的图就会有一个初步的认识了: