对撞机

位于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的粒子束流管道。图片来源：欧洲核子研究中心

　　对撞机（cllider），利用两束反向运行的粒子束对撞以提高有效相互作用能量的高能物理实验设备。在各种加速器中都是加速带电粒子轰击静止的靶，被轰击的靶上粒子基本上是静止的。对于相碰撞的两个粒子而言，碰撞过和遵从动量守恒，粒子经碰撞后仍保持有一定的动量，从而占用一部分动能，因此只有一部分能量用于两粒子的相互作用上。计算表明用于相互作用的有效能量W与入射粒子能量E之间的关系为为粒子的静止能量。可见有效能量随粒子加速的能量E的增加很缓慢。例如，用500吉电子伏特(GeV)的质子轰击静止的质子靶，有效能量只有30.6GeV，仅占加速能量的6%，加速到10GeV的电子轰击一个静止的电子，有效能量只有0.1GeV，仅占加速能量的1%。1956年提出对撞机的设想，令加速到相同能量的同类粒子对撞，碰撞前两粒子的动量相等方向相反，总动量为零，全部加速所得的能量都可用于粒子相互作用上，能量的利用效率很高。目前建造使用的对撞机有正负电子对撞机、正反质子对撞机和质子-质子对撞机。带电粒子经加速器预加速，再注入环形真空室（贮存环）中“贮存”起来；在贮存环中积累到较高的密度，并加速到一定的能量，再有用于对撞。1983年欧洲核子中心在400GeV质子同步加速器改建的正反质子对撞机上发现W^±、E⁰粒子，是其重要的实验结果。

　　对撞机的局限性是不能进行更多种粒子的对撞实验，碰撞率较低，探测受到限制，因而它与超高能加速器是相互补充的。