基本概述
加速器（accelerator）是用人工方法把帶電粒子加速到較高能量的裝置。利用這種裝置可以産生各種能量的電子、質子、氘核、α粒子以及其它一些重離子。利用這些直接被加速的帶電粒子與物質相作用，還可以産生多種帶電的和不帶電的次級粒子，像γ粒子、中子及多種介子、超子、反粒子等。
當前世界上的加速器大多是能量在100兆電子伏以下的低能加速器，其中除一小部分用于原子核和核工程研究方面外，大部分用于其他方面，象化學、放射生物學、放射醫學、固體物理等的基礎研究以及工業照相、疾病的診斷和治療、高純物質的活化分析、某些工業産品的輻射處理、農産品及其他食品的輻射處理、模拟宇宙輻射和模拟核爆炸等。數年來還利用加速器原理，制成各種類型的離子注入機。以供半導體工業的雜質摻雜而取代熱擴散的老工藝。使半導體器件的成品率和各項性能指标大大提高。很多老工藝不能實現的新型器件不斷問世，集成電路的集成度因此而大幅度提高。
詳細信息
1932年美國科學家柯克羅夫特（J.D.Cockcroft）和愛爾蘭科學家沃爾頓(E.T.S.Walton)建造成世界上第一台直流加速器——命名為柯克羅夫特-沃爾頓直流高壓加速器，以能量為0.4MeV的質子束轟擊锂靶，得到α粒子和氦的核反應實驗。這是曆史上第一次用人工加速粒子實現的核反應，因此獲得了1951年的諾貝爾物理獎。
1933年美國科學家凡德格拉夫(R.J.van de Graaff)發明了使用另一種産生高壓方法的高壓加速器——命名為凡德格拉夫靜電加速器。
以上兩種粒子加速器均屬直流高壓型，它們能加速粒子的能量受高壓擊穿所限，大緻在10MeV。
奈辛(G.Ising)于1924年，維德羅(E.Wideroe)于1928年分别發明了用漂移管上加高頻電壓原理建成的直線加速器，由于受當時高頻技術的限制，這種加速器隻能将鉀離子加速到50keV，實用意義不大。但在此原理的啟發下，美國實驗物理學家勞倫斯(E.O.Lawrence)1932年建成了回旋加速器，并用它産生了人工放射性同位素，為此獲得了1939年的諾貝爾物理獎。這是加速器發展史上獲此殊榮的第一人。
由于被加速粒子質量、能量之間的制約，回旋加速器一般隻能将質子加速到25MeV左右，如将加速器磁場的強度設計成沿半徑方向随粒子能量同步增長，則能将質子加速到上百MeV，稱為等時性回旋加速器。
為了對原子核的結構作進一步的探索和産生新的基本粒子，必須研究能建造更高能量的粒子加速器的原理。1945年，前蘇聯科學家維克斯列爾(V.I.Veksler)和美國科學家麥克米倫(E.M.McMillan)各自獨立發現了自動穩相原理，英國科學家阿裡芳特(M.L.Oliphant)也曾建議建造基于此原理的加速器——穩相加速器。
自動穩相原理的發現是加速器發展史上的一次重大革命，它導緻一系列能突破回旋加速器能量限制的新型加速器産生：同步回旋加速器（高頻加速電場的頻率随倍加速粒子能量的增加而降低，保持了粒子回旋頻率與加速電場同步）、現代的質子直線加速器、同步加速器（使用磁場強度随粒子能量提高而增加的環形磁鐵來維持粒子運動的環形軌迹，但維持加速場的高頻頻率不變）等。
自此，加速器的建造解決了原理上的限制，但提高能量受到了經濟上的限制。随着能量的提高，回旋加速器和同步回旋加速器中使用的磁鐵重量和造價急劇上升，提高能量實際上被限制在1GeV以下。同步加速器的環形磁鐵的造價雖然大大減少，但因橫向聚焦力較差，真空盒尺寸必須很大，造成磁鐵的磁極間隙大，依然需要很重的磁鐵，要想用它把質子加速到10GeV以上仍是不現實的。
1952年美國科學家柯隆(E.D.Courant)、李溫斯頓(M.S.Livingston)和史耐德(H.S.Schneider)發表了強聚焦原理的論文，根據這個原理建造強聚焦加速器可使真空盒尺寸和磁鐵的造價大大降低，使加速器有了向更高能量發展的可能。這是加速器發展史上的又一次革命，影響巨大。此後，在環形或直線加速器中，普遍采用了強聚焦原理。
美國勞倫斯國家實驗室1954年建成的一台6.2GeV能量的弱聚焦質子同步加速器，磁鐵的總重量為1萬噸。而布魯克海文國家實驗室33GeV能量的強聚焦質子同步加速器，磁鐵總重量隻有4千噸。這說明了強聚焦原理的重大實際意義。
以上主要介紹的是質子環形加速器，對電子加速器來說情況有所不同。1940年美國科學家科斯特(D.W.Kerst)研制出世界上第一個電子感應加速器。但由于電子沿曲線運動時其切線方向不斷放射的電磁輻射造成能量的損失，電子感應加速器的能量提高受到了限制，極限約為100MeV。電子同步加速器使用電磁場提供加速能量，可以允許更大的輻射損失，極限約為10GeV。電子隻有作直線運動時沒有輻射損失，使用電磁場加速的電子直線加速器可将電子加速到50GeV，這不是理論的限度，而是造價過高的限制。
加速器的能量發展到如此水平，從實驗的角度暴露出了新的問題。使用加速器作高能物理實驗，一般是用加速的粒子轟擊靜止靶中的核子，然後研究所産生的次級粒子的動量、方向、電荷、數量等，加速粒子能參加高能反應的實際有用能量受到限制。如果采取兩束加速粒子對撞的方式，可以使加速的粒子能量充分地用于高能反應或新粒子的産生。
1960年意大利科學家陶歇克(B.Touschek)首次提出了這項原理，并在意大利的FRASCATI國家實驗室建成了直徑約1米的AdA對撞機，驗證了原理，從此開辟了加速器發展的新紀元。
現代高能加速器基本都以對撞機的形式出現，對撞機已經能把産生高能反應的等效能量從1TeV提高到10～1000TeV，這是加速器能量發展史上的又一次根本性的飛躍。
自世界上建造第一台加速器以來，七十多年中加速器的能量大緻提高了9個數量級（參見左圖），同時每單位能量的造價降低了約4個數量級，如此驚人的發展速度在所有的科學領域都是少見的。
随着加速器能量的不斷提高，人類對微觀物質世界的認識逐步深入，粒子物理研究取得了巨大的成就。用人工的辦法加速帶電粒子，使其獲得很高速度的裝置．加速器利用一定形态的電磁場将電子、質子或重離子等帶電粒子加速，使其具有高達幾千、幾萬乃至近光速的高速帶電粒子束，是人們認識原子核和探讨基本粒子，對物質深層結構進行研究的重要工具，同時随着加速器技術的不斷發展，各種新的技術、新的原理不斷更新，不斷突破，進一步促進新技術的向前推進．加速器的研究和發展同時帶來在工農業生産、醫療衛生、國防建設等各方面的重要而廣泛的應用。
早在20世紀20年代，科學家們就探讨過許多加速帶電粒子的方案，并進行過多次實驗．其中最早提出加速原理的是E·維德羅．30年代初高壓倍加器、靜電加速器、回旋加速器相繼問世，研制者分别獲得這一時期的諾貝爾物理學獎．這以後随着人們對微觀物質世界深層次結構的研究的不斷深入，各個科學技術領域對各種快速粒子束的需求不斷增長，提出了多種新的加速原理和方法，發展了具有各種特色的加速器．其中有電子感應加速器、直線加速器、強聚焦高能加速器、扇形聚焦回旋加速器。1956年克斯特提出通過高能粒子束間的對撞來提高有效作用能的概念，導緻了高能對撞機的發展。
幾十年來，人們利用加速器發現了絕大部分新的超鈾元素和合成上千種新的人工放射性核素，并對原子核的基本結構和其變化規律進行了系統深入的研究，促使了原子核物理學的發展和成熟，并建立新的粒子物理學科，近20年來，加速器的發展的應用使材料科學、表面物理學、分子生物學、光化學都有重要發展。
中國加速器的發展始于50年代末期，先後研制和生産了高壓倍加器、靜電加速器、電子感應加速器、電子和質子直線加速器、回旋加速器。近年來更加先進的加速器在我國又取得重大進展，北京已建成正負電子對撞機，使我國加速器研制和應用進入了世界先進行列。
反應方式
高能加速器條件下的有關物質結構的研究，本質上是有關自然狀态下自然能團（或能簇、能子）之間的能态在量方面的相對變（轉化）關系。從弧理論的觀念來看，利用高能加速器等方法來轟擊類弧子結構（原子）的條件下，可得到弱相互作用關系：1、對稱理論（普遍的對稱性理論）2、非對稱性理論，特殊條件下得之。如果轟擊能子（弧合子，次原子結構），則得到強相互作用關系：漸近自由理論等。
上述兩種作用均發生在能态層面而非物質态的層面；屬能簇與能簇之間的關系。
弱相互作用：任何外來能團轟擊類弧子結構時，沿時軸方向進入類弧子（從能量到能量）時，外加能量在進入類弧子結果體時，便會發生弧合作用而産生出對稱弧合，對外顯示出釋放了兩個旋向相反，質量相等能團，即對稱性弧合反應。外加能量的能量級被限制在被轟擊的類弧子的時軸的能量（假設等于1）範圍内：小于0，大于1時，均不能産生出成對的能粒子。隻有在<1,>的條件下，才可以生成亞粒子；在此層面上可以産生出許多亞粒子，理論上是無限多。
非對稱弱相互作用：如果外加能量與類弧子的空間軸水平進入系統時，由于時間軸在空間軸上的非對稱性（1/3），所有弱相互作用均發生在類弧子結構的能量交換過程中，本質上是對自然本在能态的一種人工擾動，并非是物質的結構性改變。類弧子結構是一種能态轉化過程中的普遍存在的剛性結構。當外加能量進入時，這些外加能量就被“訓化”了，形成适當的次粒子并被釋放出來。這些過程是可以反複和重演的。
一切自然能态在其能量發生相互轉化時的唯一結構體，即類弧子體。弱相互作用實際上是人工條件下對類弧子體的幹擾性的物理學觀察結果。自然能态猶如平靜的湖面，人為的力量弄起了幾絲漣紋；當這些人工幹擾停頓時，自然能态将恢複如初，并未發生絲毫的改變。人們總結出來的理論或規律，僅僅是有關那幾絲漣紋的觀察結果。對于自然的能本态或物質性結構仍是一無所知。
與此不同的強相互作用則全部發生在能态的能子層面（狀态）。能子狀态的統一結構體，即絕對弧子。其時空軸絕對同一，組成絕對弧合子的最小能量子單位，現代人稱為強子。強相互作用就是研究絕對弧合子能量單元之間的關系。這裡，要求人工能量要有極高的能級狀态，使用很高能量時才能激發這種相互作用。強相互作用對外不顯示任何新粒子産生或亞粒子對産生；也就是說，如果産生的話，則是碰撞能量的轉化形式。怎樣轉化僅僅取決于絕對弧合子吸收人工外加能量的量值。通常情況下不産生。多以光子形式被釋放掉，壽命極短。
絕對弧子好比布滿麻點的皮球，其麻點對應最小能單位，在無外加能量時，每個麻點的“位置”是同一的，即自由的，任意方位均可“看”到同一個麻點的存在。對其施加外力（外加能量）時，球面将會發生塌陷，此時塌陷邊緣上對稱的麻點發生對稱性的背離運動，似乎被分開了。由于絕對弧子自身的穩定性，也即對人工能量的排斥性，看起來似乎是兩個麻點拼命想恢複原狀，給的力越大，凹陷越大，回彈性就越強；凹陷越小，回彈性越弱，按照現代物理學的觀點理解，即漸近自由。這些實為假象（人工制造的假象）。
概括而論，弱相互作用及其規律以及強相互作用及其規律，例如楊振甯等的非對稱性弱相互作用理論和戴維#26684；羅斯、戴維鳚#27874；利策和弗蘭克#32500；爾切克等的強相互作用理論，漸近自由理論都是建立在人工作用條件下的，描述自然本态在被幹擾時所發生現象的物理認識理論，而非自然本态的物理理論。其根本錯誤在于自然認識觀是錯誤的，唯有弧理論可以正确概括和闡述各種自然的本在态結構。
