particle accelerator是什麼意思，particle accelerator的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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專業解析

粒子加速器（Particle Accelerator）是一種利用電磁場将帶電粒子（如電子、質子或離子）加速到極高速度（通常接近光速），并賦予它們極高動能的科學裝置。其核心目标是産生高能粒子束，用于基礎物理研究、材料分析、醫療應用及工業生産等多個領域。

1. 基本結構與工作原理：

   • 粒子加速器主要由粒子源（産生帶電粒子）、真空管道（确保粒子在無空氣阻力的環境中運動）和一系列電磁場構成。
   • 電場負責對粒子進行加速。粒子在電場中受到庫侖力的作用，沿着電場方向被加速，動能增加。
   • 磁場（通常由電磁鐵産生）負責對粒子束進行引導和聚焦。磁場使帶電粒子發生偏轉（洛倫茲力），從而控制粒子束的路徑，使其在環形或直線軌道上運行，并将粒子束約束在狹窄的範圍内，防止發散。

2. 主要類型：

   • 直線加速器 (Linac)：粒子沿直線路徑被加速。電場沿直線方向分布，粒子經過一系列間隙時不斷獲得能量。常用于醫療（如癌症放射治療）、注入器（為環形加速器提供初始粒子束）和某些研究領域。
   • 環形加速器 (Synchrotron, Cyclotron 等)：粒子在環形真空管道中被反複加速。使用隨時間變化的電場和磁場，使粒子在每次通過加速間隙時獲得能量，同時磁場同步增強以維持恒定的軌道半徑（同步加速器）或利用恒定磁場和交變電場（回旋加速器）。能夠将粒子加速到遠高于直線加速器的能量，是探索物質基本結構（如尋找希格斯玻色子）的主要工具。大型強子對撞機（LHC）是目前世界上最大、能量最高的環形加速器。

3. 核心應用領域：

   • 基礎物理研究：通過讓高能粒子束相互碰撞或轟擊固定靶，模拟宇宙大爆炸後的極端條件，研究物質的基本構成（誇克、輕子等）、基本作用力（強、弱、電磁、引力）以及尋找新粒子（如希格斯玻色子）和物理現象。這是粒子加速器最著名的應用。
   • 同步輻射光源：當高能電子在環形加速器（儲存環）中被磁場偏轉時，會沿切線方向輻射出高強度、寬頻譜（從紅外到硬X射線）的電磁波，稱為同步輻射。這種光被廣泛用于材料科學、化學、生物學、醫學成像（如蛋白質結構解析）、考古學等領域的精密分析。
   • 醫療應用：
     • 癌症治療：質子治療和重離子治療利用加速器産生的質子束或碳離子束精準殺傷腫瘤細胞，對周圍健康組織損傷更小。
     • 放射性同位素生産：加速器用于生産診斷和治療用的短壽命醫用放射性同位素（如用于PET掃描的氟-18）。
     • 放射治療：直線加速器是外照射放射治療（如調強放療IMRT）的核心設備。
   • 工業應用：
     • 材料改性與輻照：用于半導體摻雜、材料輻照測試、食品滅菌、醫療器械消毒、聚合物交聯改性等。
     • 無損檢測：高能X射線或中子束用于檢測大型工業部件（如飛機發動機葉片、焊接件）的内部缺陷。

權威參考來源：

1. 歐洲核子研究中心 (CERN) - 加速器是什麼？： https://home.cern/science/accelerators （關于粒子加速器基本原理和大型強子對撞機的權威介紹）
2. 美國能源部費米國家加速器實驗室 (Fermilab) - 加速器： https://www.fnal.gov/pub/science/particle-physics/accelerators/index.html （詳細介紹加速器類型、工作原理和在粒子物理中的應用）
3. 梅奧診所 - 質子治療： https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/proton-therapy/about/pac-20384758 （介紹粒子加速器在先進癌症治療中的應用）
4. 國際原子能機構 (IAEA) - 輻照技術： https://www.iaea.org/topics/radiation-technologies （涵蓋粒子加速器在工業輻照、醫療滅菌等方面的應用信息）

網絡擴展資料

“Particle accelerator”（粒子加速器）是一種利用電磁場将帶電粒子（如質子、電子或離子）加速到極高能量狀态的裝置，主要用于物理學研究，尤其是探索物質的基本組成和宇宙起源。以下是詳細解釋：

核心功能與原理

1. 加速機制
   通過交變電場對帶電粒子施加推力，使其接近光速。磁場則用于約束粒子束的路徑，例如在環形加速器（如大型強子對撞機LHC）中，磁場使粒子沿環形軌道運動。

2. 能量與碰撞
   高能粒子被引導碰撞，模拟宇宙大爆炸後的極端條件，通過分析碰撞産物（如新粒子）研究物質本質。例如，2012年LHC發現了希格斯玻色子。

主要類型

1. 直線加速器（如SLAC）
   粒子沿直線路徑加速，適合短脈沖、高能量實驗，常用于醫學（如癌症放療）。

2. 環形加速器（如LHC、同步輻射光源）
   粒子在環形軌道中循環加速，可達到更高能量，但需複雜磁鐵系統維持路徑。

應用領域

• 基礎科學：研究誇克、暗物質等微觀現象。
• 醫學：質子治療癌症、放射性同位素生産。
• 工業：材料分析、半導體芯片檢測。

著名設施

• 大型強子對撞機（LHC）：目前全球最大，位于歐洲核子研究中心（CERN）。
• 費米實驗室加速器：美國，曾用于發現頂誇克。

若需進一步了解具體技術參數或曆史發展，可提供補充方向。

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