@白如冰 邀,本人加速器专业在读,专业相关。

我用通俗的话来解释一下吧。简单地说,有以下 5 个原因:

【1】省钱

造一个巨型的加速器需要投入 9 位数以上的资金,而小型的加速器只需要 6 位数 ~ 7 位数,从造价上来说,是巨型加速器的百分之一到千分之一。而一个巨型加速器能提供的工作岗位和研究内容,显然到不了小型加速器的百倍到千倍,尽管,巨型加速器所能做的研究,是更为前沿的。

【2】实用

加速器的建造,不仅仅为了科研,也为应用。即使是像 LHC、RHIC 这样的巨大的加速器,他的工作也不全是拿两个粒子用尽全力碰撞,也同时做一些应用方面的工作,比如同步成像(用于生物和医疗)等。

如果我们注重应用的话,就更没必要使用超大的加速器了,比如清华的 CPHS,我们并不十分关心粒子的 速度达到多高,更关心粒子的发射度、波形等性质,这个加速器的一个主要的应用是 核废料嬗变,如果你加速到 0.999999 c,不仅造价高,而且不容易控制,在应用上也几乎没有任何提升,意义不大。

医学加速器就更不必说了。医院里放的拍 X 光的加速器,成像要求也不是太高,你造那么大个头放哪里呢?

【3】事故率低

一个规模越大的加速器,越需要复杂而精细的结构,一旦一个环节出了问题,可能整个加速器都歇菜了。欧洲的 LHC 是很牛逼,但是时不时歇菜,然后很多人去检查哪里出了问题。如果是某个元件坏了,换一个新的还要花很长时间。

小型加速器这样的问题就比较少,即使元件坏了,换一个新的也很方便。

【4】占空比高

大型加速器耗电严重,常常是开个一分钟就花掉了一个小县城的电。所以不可能一直开,总是开开停停。每一次开机,都要做好充足的准备,想好做哪些实验,因为烧的不是电,是钱啊!

而小型加速器耗电就比较少了。常常可以开机很长时间。实验做砸了也不是特别心疼,再做一遍嘛!

【5】物理原因

有些加速器,并不是越大越好,还要看加速粒子的特性。比如,四级射频加速器(RFQ),它的结构大小和粒子的频率成反比,加速高频粒子(比如300 MHz),在结构上只需要差不多 10 cm 的半径,我们不是为了省钱,而是只需要这么大。

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