结构研究的迫切呼唤

　　随着20 世纪初天然放射性元素的发现，英国物理学家卢瑟福想到研究原子内部结构时，可以用这样一种很有趣的方式：他用带正电的α 粒子（氦的原子核）去撞击金箔原子，然后看看这些α粒子穿过原子的时候会产生什么结果？卢瑟福的研究模型可以这样想象，就好像用机枪扫射一个纸箱一样，如果纸箱里面装的是棉花之类的东西，子弹几乎都是直直地穿过纸箱；但是，如果袋子里面有一些比较硬的东西的话，我们就会发现某些子弹会四处乱飞。根据子弹“ 散射” 的角度和数量，卢瑟福发现了原子中带正电的原子核所占的体积很小，就好像一箱棉花里藏了一小块金块一样，他由此提出了原子结构模型，从此人类对微观物质的研究便进入了核物理时代。

　　很显然，如果用来当子弹的粒子速度越快，能量也越大，这时候不仅可以更深入被撞击的目标内部，还有可能把目标打成一堆碎片。靠着研究这些碎片，科学家就可以了解这些粒子的内部构造，并且从碎片中寻找新的粒子。这个方法就像当我们想要了解一辆汽车的构造时，如果没办法直接去拆一辆汽车来观察，科学家就会把两辆汽车撞在一起 ，汽车解体后就露出方向盘、轮胎、引擎、椅子等等零件。科学家们凭着这些破铜烂铁，加上他们丰富的想像力，就得以拼凑出一部汽车的样子。

　　当科学家想要进一步研究更小的构造时，他们可以把前面阶段所撞击出来的零件收集起来，然后用更高的能量让这些零件去互相撞击或者是用零件去撞击另外一辆车子。假想两个汽车引擎以很快的速度撞在一起，引擎会被撞得支离破碎，螺丝、活塞、连杆、汽缸碎片满天乱飞，科学家又可以靠着这些碎片还有它们飞出来的样子去拼出这个引擎的构造。同样，运用小粒子去撞小粒子，就可以获得小粒子的片断，由这样的小片段，科学家就可以研究小粒子的内部结构。

　　前面提到卢瑟福研究模型实际上就可以看作是粒子加速器的雏形。他研究原子构造用的是带正电的α 粒子，当时这些粒子都是由天然放射性物质里面自然放射出来的，就是到了第二次世界大战之后，大部分科学家还是利用高空气球去收集太空中来的“ 宇宙射线”，由于科学家没办法精确控制粒子出现的时间、地点、数量、能量等等因素，他们只能等着老天爷赏饭吃。这就像站在马路边上等待车祸发生后研究汽车构造一样变得越来越不现实。而且天然放射源放出的带电粒子能量不高，用它们来做炮弹的话，火力太小，产生的反应也很少。科学家当然不满意，怎么办呢？没有车祸干脆来制造“ 车祸” 了。

　　他们决定自己制造这些粒子，这就需要一种能产生高能量粒子的装置，这种装置就是核领域中的“ 现代化武器”。很快，一代代的仪器经过改良之后就演进成为现代的“ 粒子加速器”，粒子加速器也被称为“ 粒子对撞机”，这是因为现代的加速器都是让两束粒子束迎头对撞以增加撞击的效果。