直線加速器,區別於人類以往大規模建造、使用的回旋加速器,是一種更早出現、發展卻相對緩慢的粒子加速器。
利用電磁場加速帶電粒子,一種最直觀、容易想到的方案,就是將粒子路徑設置為直線,像槍炮那樣用電磁場推動粒子、在末端達到最大速度,這一方案最早出現於西曆181年,但很快被回旋加速器後來居上。
到舊時代末年,人類的最大粒子加速裝置,無一例外都是回旋構型。
受限於蓋亞表麵的地質條件,直線加速器的設計、建造,一幹無法回避的難題就是選址,以及因此導致的能級限製。
眾所周知,質量超過一定限度的體,必然是球形的。
作為球狀行星,很顯然,蓋亞表麵並不存在任何然的超長直線基址。
對人類而言,建設長度為幾公裏的直線建築結構,在設計、成本與施工等方麵還可接受,但在此基礎上再提升一、兩個數量級,代價就會大到難以接受,不僅成本飆升,一旦涉及到架空、或者穿透地殼,事實上就超出工程能力的限製。
簡單計算可知,若要在蓋亞表麵建造一長度100公裏的直線加速器,路徑兩端位於地表,則整條路徑的最低點將位於地下兩百米。
這意味著,要建設這樣一座加速器,就需要在地下鑽出至少幾十公裏的隧道。
百公裏長的直線加速器,代價,還能接受,但性能也很一般。
與回旋加速器不同,直線加速器的加速過程是“一錘子買賣”,要想達到更高的能級,除提升場強外,唯一的辦法就是加大長度。
一直到今,人類仍未在蓋亞表麵,建造長度超過十七公裏的直線加速器,
而且在可預見的未來,也不會再有。
設若要在蓋亞表麵,建造超級直線加速器,譬如長度上千公裏的一座基礎研究設施,那麼,路徑最低點就會到地下1987公裏
在很多地方,接近二十公裏的深度,還不會打穿地殼,但對照人類曆史上鑽探最深的“科拉超深井”之深度記錄——1,6~1,6米,這還隻是大一個直徑幾十公分的洞,就應該會明白,要在蓋亞表麵的1,000公裏直線加速器,
根本一點都不現實。
當然,即便沒有可行性,人類總歸還是求助於“回旋加速器”。
與一錘子買賣的直線加速器不同,回旋加速器,借助電磁約束與同步交變等技術,可以很好的將不同速度之高能粒子束,禁錮在半徑不變的環形路徑上。
這樣一來,對整體尺寸有限、周長與直徑都沒有很誇張的回旋加速器而言,
就有了將粒子束多次加速的機會。
通俗地講,如果“直線加速器”,是體育場的一百米直線跑道、一次跑完比賽結束,那麼“回旋加速器”,就是場內的四百米環形跑道,隻要規則允許,進行馬拉鬆比賽也完全可以,無非是增加圈數。
不過,由於粒子在高速(接近光速)狀態下,會因相對論效應而產生一些質量、性質的變化,這給有效約束帶來了極大的困難。