直线加速器

直线加速器（linac）是加速器能采取的最简单形状：一条直线。设想一条很长的走廊，沿途有一连串门洞，一个跑者每经过一个门洞都会被从背后推一把。到走廊尽头时，跑者已全力冲刺。直线加速器对带电粒子做的正是这件事：它把许多加速间隙排成一排，粒子从一端笔直走到另一端，每经过一个间隙就获得一小份能量。

巧妙之处在于计时。加速间隙由振荡的射频场供能，所以每个间隙只在部分时间里朝正确方向推动。粒子必须恰好在场准备把它向前推的那一刻抵达每个间隙。随着粒子加速，间隙的间距被安排得能让它保持同步，就像梯子的横档随着你爬得更快而越分越开。由于一切都在一次直线通过中完成，粒子从不必被弯折——这就避开了困扰环形机器的一个严重问题（被同步辐射损耗掉的能量），对电子这类轻粒子尤其如此。

直线加速器无处不在。小型医用直线加速器在全世界的医院里输出放射线来治疗癌症。在粒子物理中它担当两种角色：作为几乎每一座大型加速器群的强力第一级，先把束流加到一定速度，再注入环中；偶尔也作为主角。斯坦福直线加速器（SLAC）是一台 3 公里长的电子直线加速器，做出过获诺贝尔奖的发现；而未来电子—正电子对撞机的领先方案 ILC，正是一台巨型直线加速器，理由恰恰就是“不必弯折”。