加快器制作和改造的榜首段黄金时代始于二战后，简直彻底是为了支撑粒子物理试验。其时的加快器，主要是同步加快器，用于在将束流引向主要由质子（液态氢靶中）或更重的核构成的固定靶前，加快其间的电子，质子或带电离子到相对论速度。为出产新的更重的粒子，加快器技能在寻求质心能量更高的磕碰中快速地开展起来。

  图1.5贮存环比较固定靶加快器优势巨大，由于在\gamma很大时，有用的总质心能量E_{t o t}正比于\gamma，而固定靶加快器仅仅正比于\gamma^{1/2}。对（对称的）贮存环对撞机，试验室系和质心系是相同的。

  贮存环对撞机供给正比于束流的相对论因子\gamma的质心能量，不同于固定靶加快器特有的正比于\gamma^{1/2}，如图1.5。贮存环功率的进步是有价值的：为确保反向旋转的两束流仅在几个磕碰点穿过互相，复杂度也进步了。\gamma值固有地大的电子贮存环，在1960时代开端运转，之后是1980时代往后的质子，离子和ep对撞机，这总结在表1.1中。

  表1.1一部分贮存环对撞机的列表，显现从很多低能电子环到少数极高能强子环的前史进程（来自Wiki百科）。

  电子-正电子对撞在试验上比较电子-电子对撞更可取，由于量子数在对撞中抵消了。有用的e^+e^-对撞机在1970时代开端运转，而可供质子-反质子p\bar{p}对撞的，反质子的很多供给直到1980时代才成为实际（由于随机冷却的创造）。走运的是，粒子-反粒子对撞能够在单个贮存环中完成，这是由于Lorentz方程

  的重要特征。q是粒子带的电荷，\vec{v}是粒子的速度，\vec{E},\vec{B}是粒子穿过的电场和磁场。假设没有电场（\vec{E}=0），那么反向旋转的粒子和反粒子在同一方位受相同的力\vec{F}，即上述方程在改换

  下不变。所以，反向的粒子和反粒子沿相同的轨道，能确保反向旋转的粒子团正面临撞。此外，静电场微扰可用来操作由许多团组成的束流在粒子探测器中心的特定方位对撞，而不是在贮存环的其它方位。

  除了质心能量，光度L也是表征贮存环功能的要害量。它描绘粒子对撞引起截面为\sigma的事情的才能：

  f_{r e v}是M个相同粒子团的旋转频率，每团中有N个粒子，磕碰点处的水平缓笔直RMS横向标准是\sigma_{H}^{*}和\sigma_{V}^{*}。第三个咱们关怀的量是每束的总流

  Z是粒子荷（质子，电子和正电子是1，金离子是79）。最终，贮存在每束中的能量是

  图1.6RHIC中光度随时刻的改变，以及从2007到2014年的进步。灰线年金离子对撞杰出运转两天的状况，更短的贮存时刻显现经典的光度指数衰减。黑线%的金离子高效地“焚烧”。由于横向和纵向冷却进步了粒子团密度，光度起先进步。（图源W. Fischer[15]。）

  对RHIC双环对撞机中的金离子束对撞，从2007到2014年更高光度的趋势如图1.6。(1.11)显现了，到达更高光度主要有三条途径：更多的粒子团数M，更多的粒子数N和更小的束流标准\sigma^*。要增多粒子团，可将束流别离在两个环中，使反向旋转的粒子团不会受互相间的电磁相互作用，在单个环中，即便横向别离了束流，这也不可避免。

  增多N和减小\sigma^*，都会进步粒子团的横向密度，增强相伴的横向电磁场，加重第二团反向旋转的打听粒子通过榜首团时遭到的冲量。这束-束效应（在第15章评论）的非线性动力学约束了束流密度然后光度的最大值。不过，在评论这种非线性动力学前，首要有必要树立，（比方）描绘并使对\sigma^*等束流标准的操作成为可能的，束流光学的线性言语。

  加快器开展的第二段黄金时代，始于有用层面的使用，这利用了这点：电子在加快器中运动时，轨道被曲折然后会辐射光子，主要是X射线。这同步辐射的强度，反比于粒子质量m的某个高次幂，而电子的质量约2000倍小于质子。在大都有用层面的使用中，GeV量级的电子辐射很强，质子和离子则“简直不”辐射。

  在前期对电子进行的粒子物理试验中，同步辐射令人惊讶，乃至令人讨厌，由于有必要补偿束流丢失的功率。后来，同步辐射被用于进行外表科学和生物学等试验，不怎么影响粒子物理试验。今日，无论是环形的贮存环仍是直线的自由电子激光，都有电子加快器专为同步光源的用处而规划和制作。

  今日正处于第二段黄金时代，加快器越来越多样，远超出粒子物理的本源。除了新一代同步光源，相互间有堆叠的顶级加快器研讨活泼开展着，它们寻求用于质子和离子束癌症医治的，房间巨细的医疗加快器；使用于工业的中等巨细加快器；以及用于中子科学的，大标准的高功率MW级超导质子直线加快器。在未来，或许加快器驱动的反应堆中，数MW的质子源能协助发生电力，一起焚烧传统铀反应堆发生的核废料。未来难以预料，但单粒子动力学的言语应当有助于描绘和规划它。