曾經有人問勞倫斯回旋加速器有什么用？ 他回答：
“我要用它把原子炸得四分五裂。”
——勞倫斯
（榮獲1939年諾貝爾物理學獎）
加速器的作用：了解宇宙的起源和意義、生命的起源、物質的結構是人類最偉大的理想，也永遠激勵人類不斷追求和探索。 要了解物質的微觀結構，首先必須將其分解成碎片。 粒子加速器使用高速粒子來“破壞”被測量的物質。
回旋加速器評論
① 1931年，勞倫斯和他的學生利文斯頓研制出世界上第一臺回旋加速器。 該加速器磁極直徑僅為10cm，加速電壓為2kV，可將氘離子加速到80keV的能量。
②目前世界上最大的粒子加速器是美國費米國家實驗室的質子同步加速器，它可以將質子加速到原來加速器中粒子獲得的能量的10倍的7次方。
（上圖為衛星拍攝的粒子加速器照片）
回旋加速器原理
回旋加速器的工作原理如下圖所示。 D1和D2是兩個空心半圓形金屬盒子，它們之間存在一定的電位差U。 A 處粒子源產生的帶電粒子被兩個盒子之間的電場加速。 兩個半圓形盒子處于垂直于盒子表面的均勻磁場B中，因此粒子在磁場中做勻速圓周運動。 半圈后，當它再次到達兩個盒子之間的間隙時，控制兩個盒子之間的電勢差，使其恰好改變正負，因此粒子在通過盒子之間的間隙時再次加速。 這樣，粒子在圓周運動過程中一次又一次地通過盒子狹縫，兩個盒子之間的電勢差一次又一次地反轉，粒子的速度可以得到很大程度的提高。
高考回旋加速器的七個常見考點（敲黑板！）
① 交變電場的周期與D形盒子中粒子運動的周期有什么關系？
高頻交流電源的周期與D形盒內運動的帶電粒子的周期相同。 （見下圖）
（交變電場加速是這樣的）
（恒定電場加速是這樣的）
② 回旋加速器的電磁場如何分布？
D形盒由金屬導體制成，具有屏蔽外部電場的功能。 因此回旋加速器，盒子內沒有電場，只有同方向的均勻磁場。 盒子之間存在交變電場。 帶電粒子在箱內做勻速圓周運動，每次加速后半徑變大。
③粒子獲得的最大動能與哪些因素有關？
回旋加速器獲得的粒子最終的最大速度和最大動能與加速電壓U無關，由D形盒的半徑Rm決定。 （同學們想知道為什么最大速度與加速電壓U無關？）
控制變量的想法
④ 帶電粒子的軌道半徑如何變化？
帶電粒子每次加速，回轉半徑都會增加。 半徑之比為：
（上圖是利用左右相反電場的等效交變電場的計算結果，可以看出軌道間距從內到外逐漸變密！）
⑤帶電粒子在回旋加速器中運動的總時間是多少？
（上圖是粒子在回旋加速器中運動時計算出的跟蹤率時間圖像）
可以看出，每次加速后，粒子在均勻磁場中運動的時間保持不變。 但每次在電場中加速的時間越來越短，加速過程中的加速度保持不變。 這樣我們就可以求出粒子在磁場中運動的總時間。
（放大圖片查看）
如果我們將上圖中粒子在磁場中的運動時間“壓平”，我們可以發現，粒子在電場中的運動可以看作是勻加速直線運動。
等價思想
我們可以得出以下結論：
近似思想
⑥ 最大速度的兩種表達方式
由于交變電場的最大頻率和磁場的最大磁感應強度，受到交變電源、磁場發生設備等設備的限制。顆粒的最大速度有兩種不同的形式可以獲得。
條件臨界思想
⑦被回旋加速器加速的粒子的最大能量是多少？
經回旋加速器加速的帶電粒子能量達到25～30MeV后，就很難進一步加速了。 原因是回旋加速器，根據狹義相對論，粒子的質量隨著速度的增加而增加，質量的變化會引起其回轉周期的變化，從而破壞與電場變化周期的同步。
由于勞倫斯的杰出貢獻，化學元素周期表中的第103號元素銠被以勞倫斯的名字命名。
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