彎轉磁鐵與聚焦磁鐵

一束帶電粒子不會自己掌舵。有兩件事必須反覆去做：彎轉束流，讓它留在環上而不是沿直線飛走；以及壓緊束流，讓它保持成一根細而密的線，而不是散開、淡去。這兩件事由兩種不同的磁鐵來完成，而一台大型加速器，在很大程度上就是一長串這樣的磁鐵。

彎轉磁鐵是偶極磁鐵——一塊帶有簡單南北磁場的磁鐵，把整束粒子向側面推，彎曲它的路徑。沿圓環串起足夠多的偶極磁鐵，束流就會沿一個閉合迴路前進。聚焦磁鐵是四極磁鐵——四個磁極排佈得讓中心處磁場為零、越往邊緣越強，就像一面透鏡，把偏離的粒子拉回中間。單個四極磁鐵會在一個方向壓緊束流、卻讓它在另一方向散開（想想捏氣球：往一個方向捏，它就朝另一個方向鼓），所以它們成對交替使用，淨效果是在兩個方向上都聚焦，這種方案叫強聚焦。偶極定路徑，四極保緊束。

正是這些磁鐵，讓加速器有了它標誌性的樣子——一公里又一公里的磁鐵，偶極在微微彎轉，四極在微微壓緊。彎轉偶極的強度直接限制了機器：你能把束流彎得越狠，在給定大小的環上就能容納越高的能量。這正是為什麼能量最高的機器要用現有最強的磁鐵，而這在實踐中意味著超導磁鐵。