说到这里，汉森博士的话被敲门声打断了。她改变了说话的口气。

　　“得，我们的小公共汽车来了。恐怕我得就此结束我简短的讲话了。非常抱歉，不过我相信，在以后的讲座里，你们一定会得到这类关于SU（3）表象的说明的。”

　　汽车行驶了很长时间才到达目的地。下车以后，他们发现自己正在走向一座外观非常简陋的建筑物。

　　“加速器就在那里面吗？”汤普金斯先生感到有点失望，便向导游这样问道。

　　她笑了，但却摇摇头。“不，不是的。加速器在那里的下面。”

　　她指着地面说：“大约在地下100米深的地方。这座建筑物只不过是我们到它那里去的入口。”

　　进入那座建筑物后，他们乘上了电梯，到底层出了电梯，他们发现自己正站在加速器隧道的入口处。

　　“在进去之前，我通常要在这里做个小小的实地演示。你们可能没有认识到，但是你们的家里都有一台粒子加速器。举例来说，这里就有一台。”她指着门口的一台电视监视器说，“在电视机的显像管里，电子从热的灯丝蒸发出来并受到电场的加速，结果就撞击到前面的荧光屏上。这个电场一般是由20000伏的电压降产生的，因此我们说，被加速后的电子具有20000电子伏（eV）的能量。事实上，eV是我们这里所用的基本能量单位。对了，并不是完全用eV，因为这个单位太小了。比较方便处理的单位是兆电子伏（10⁶电子伏，即MeV）， 或10⁹电子伏（GeV）。 为了让大家有个概念，我要说，一个质子中的禁锢能量的大小是938MeV，即将近1GeV。也许我还应该说一下，我们一般把粒子的质量表示成它的能量当量，而不表示成电子的质量。这样，质子的质量就等于938MeV/c²。

　　“你们就要看到的粒子加速器也可以加速电子，不过，所达到的能量要比这台监视器高得多，足以产生我前面说到的那些粒子。事实上，我们需要达到上百成千GeV的能量， 这就要求有相当于10¹¹或10¹²伏的电压降。但是，我们是无法产生和维持这样高的电压的——你们只要想想绝缘的问题就明白了，过一会儿，我会告诉你们，我们是怎样绕过这个困难的。不过，现在请先看看这个……”

　　她的手伸进衣袋拿出一个东西，把它在电视监视器的前面晃了晃。监视器的图像立刻变得模糊不清了。

　　“这是块磁铁，”她说，“磁场可以用来迫使粒子束拐弯。这是我们要加以实现的另一个想法。顺便说一下，”她赶紧补充说，“千万不要——我再重复一遍——千万不要在你们家里的电视机上做这种磁铁实验。如果是彩电，你们就会把它毁了，最后得到一个关于磁铁能对电子束产生什么作用的永久性纪念！只有在像这台监视器这样的黑白电视机上做这种实验才是安全的。好了，我们进去吧。”

　　他们走下一条最后通到隧道入口处的过道。隧道的大小同地下铁路的隧道差不多。对着隧道的入口，有一条非常长的金属管，它的直径有10～20厘米，管子沿着隧道的全长延伸着。走到它前面时，汉森博士解释说：

粒子在管道里运动

　　“这是粒子通过它进行运动的管道。由于粒子要走很长的路，又不应该碰上任何东西，所以管道必须抽成真空，事实上，它里面的真空度要比外层空间的许多区域更高一些。这里这件东西，”她指着包着管道的一个櫃匣子说，“是一个中空的铜质射频腔。它所产生的电场负责在粒子从旁边经过时对它们进行加速。不过，这个电场并不特别强，只有后面那台电视监视器中的加速电场那样大。那么，我们怎样才能达到我们所需要的异常巨大的能量呢？

　　“好的，请大家沿着管道看到那一头。你们注意到管道的外形有什么变化吗？”

　　他们全都凝视着远方。这时有个年轻人说，“它变弯了，不过不非常明显。我最初还以为它是直的呢，原来却不是这样。”

　　“你说得对。这条隧道——连同加速器的管道——都是弯的，它实际上是个圆形，这整个东西的形状就像是个空心轮胎。这个管道以及同类性质的其他机器的周长有数十公里。我们在这里所看到的，只不过是整个圆的很小一段。电子必须沿着这条圆形的跑道运动。这就是说，它们最后会回到它们的出发点，全都准备再次经过同一个射频加速腔。它们每一次从那里经过，就再受到一次冲击而得到加速。这样一来；我们就不再需要巨大的电压降了。代替它的做法是，我们一次又一次地利用相同的加速腔，对粒子进行一系列冲击加速，尽管这种冲击是很小的。你们不觉得这种做法很巧妙吗？”

　　他们低声地表示同意。

　　“不过，这又引起了另一个问题。我们必须把粒子的道路弯成一个圆。你们认为怎样才能做到这一点呢？”

　　“得，根据你刚才对电视监视器的做法，我猜必须用磁铁来这样做。”汤普金斯先生提出他的意见。

　　“对了，这里就有一块。”她走到一块同样把管道包围起来的大铁块跟前说，“这是一块电磁铁，它的一个磁极在管道上面，另一个磁极在下面。它会产生一个竖直方向的磁场，使粒子的路径在水平面上拐弯。瞧瞧这个隧道，你就会看到有大量这种磁铁，它们全都相同，正好铺成一个圆环，从而使粒子沿着必要的圆形道路运动。

　　“下一个问题是：能够使带电粒子的路径偏离直线的磁场大小取决于粒子的动量，也就是粒子的质量与其速度的乘积。但是这些粒子在不断受到加速，所以它们的动量也在不断增大。这就是说，要使粒子的道路弯曲，并使它们总是沿着圆环运动，就变得越来越困难了。因此，我们就必须这样做：随着粒子动量的增大，供给电磁铁的电流要不断增大，从而使电磁铁两个磁极之间的磁场强度也不断增大。如果磁场的增大正好与粒子动量的增大同步，那么在整个加速期间内，粒子就会精确地沿着相同的道路运动。”

　　“啊！”，那位年纪较大的绅士叫了起来，“这一定就是你们把它叫做‘同步回旋加速器'的原因了。我还一直为这个名称感到纳闷呢。”

　　“是这样的，你说得对。这很像是奥林匹克运动会上的链球比赛：人们使链球一次又一次绕着圆形转圈，而在链球的速度变得越来越大时，它也把链条绷得越来越紧。”

　　“那么，我想这些粒子到了某个阶段会被放出去，对吗？你们最后会放开它们，让它们跑到某个地方去，是不是？”

　　“实际上，我们并不这样做，”汉森博士回答说，“你说的是我们过去常用的办法：一旦粒子达到了最大的能量，我们就激活一块冲击磁铁或者创造一个电场，把粒子从加速器中发射出去。于是它们就射到铜靶或钨靶上，并在那里产生新的粒子。然后再用更多的磁场和电场把这些粒子按照它们的种类分开，最后把它们引导到像气泡室那样的探测器中去。

　　“采用固定靶有一些麻烦，那就是从可以利用的能量的角度看，它的利用效率并不太高。你们知道，在碰撞中，不但能量必须守恒，而且动量（或者说冲量）也必须守恒。从加速器射出的粒子具有动量，这个动量必定会转交给碰撞后出现的粒子。但是，最后出现的粒子如果不同时具有动能，就不可能具有动量。因此，事实上入射粒子的一部分能量要被扣下来作为储备，以便后来能够把它转交给新产生的粒子作为动能，使它们带着必需的动量进一步运动。

　　“我们这台机器的好处，是它有两束粒子朝着相反的方向相撞。在发生对头碰撞时，一束粒子所带来的动量被另一束粒子所带来的大小相同而方向相反的动量抵消掉了。这样一来，两束粒子所带来的能量便全部可以用于产生新的粒子。这有点像两辆汽车发生对头碰撞，要比其中有一辆汽车静止不动时的碰撞猛烈得多，因为在后一种情况下，两辆汽车只不过是像火车脱轨改变了方向罢了。”

　　“那么，你是说这里有两台加速器，每台加速器有一个粒子束了？”慕德问道。

　　“不，没有这种必要。一个磁场使带负电粒子拐弯的方向，正好同它使带正电粒子拐弯的方向相反。所以，我们的做法就是利用同一组偏转磁铁和加速腔，使正粒子沿着一条路运动，而负粒子则沿着另一条路运动。当然，要想准确地保持相同的轨道，它们必须始终具有相同的动量，所以，这两组粒子就必须具有相同的质量，同时具有相同的速度。这就是我们这里采用反向回旋的电子和正电子的原因。另一种这样的组合是质子和反质子。

　　“就这样，两束粒子在不同的方向上受到一圈圈回旋加速，直到它们达到最大的能量。然后它们就被带到圆环上的某些指定点进行对头碰撞，也就是在这些交点上，我们安放了我们的探测仪器。”

　　“照你所说，进行对头碰撞看起来显然是一种出好成果的做法。那么，你们最初为什么会操心去考虑固定靶呢？”那个年纪较大的人又提问了。

　　“要利用这种互相对撞的粒子束有一个困难，那就是很难得到强度足够大的质子束和反质子束。我们把它们集中成铅笔那样细的窄束。但即使是这样，当把两束弄到一块时，大多数粒子都会不碰到另一束中的任何一个粒子就经过交点飞走了。必须采用极其巧妙的技术把粒子高度集中起来，才能造成相当数量的碰撞。这项工作是用聚焦磁铁来完成的。这里就有一块，”导游指着一块外观不同的磁铁说，“它有两对磁极，而不像通常那样只有一对。”

　　“不过，我还是不明白，为什么这台机器要做得这样大。”一位女士问道。

　　“啊，你应该认识到，一块这样的磁铁所能产生的最大磁场是有限的。随着粒子能量的增大，它们就变得越来越难以驾驭，因此，为了使它们的道路封闭成一个圆，就必须使用越来越多的这种磁铁。但是，正如你所看到的，每一块磁铁都有一定的物理尺寸——大约是6米吧。这就定下了必须纳入圆圈里的磁铁的数量——大约是4000块吧，更不用说还有聚焦磁铁和加速腔了。而这一切就决定了这个圆的大小。粒子的最终能量越高，这个圆就必须越大。”

　　“现在粒子是不是正在加速器中回旋呢？”有一个学生问道。

　　“天啊，不！”汉森博士喊道，“在机器运转时，任何人都不许下到加速器隧道这里来的——辐射强度大高了。现在是一个例行定期关机维修时期。这正是为什么把你们的参观定在今天的原因。”