粒子加速器（particle accelerator）全名為“荷電粒子加速器”，

是使帶電粒子在高真空場中受磁場力控制、電場力加速，

而達到高能量的特種電磁、高真空裝置。

是人為地提供各種高能粒子束或輻射線的現代科技裝備。

日常生活中常見的粒子加速器有用於電視的陰極射線管及X光管等設施。

電視的陰極射線管就是一種民用的粒子加速器

粒子加速器最初是作為人們探索原子核的重要手段而發展起來的。

1919年，盧瑟福做了用α粒子轟擊氮核的實驗。

他從氮核中打出的一種粒子，

並測定了它的電荷與質量，

它的電荷量為一個單位，

質量也為一個單位，

盧瑟福將之命名為質子。

盧瑟福成功地證實在原子的中心有個原子核，

建立了盧瑟福模型（原子行星模型），

也因此被尊稱為是原子核物理學之父，

學術界公認他為繼法拉第之後最偉大的實驗物理學家。

原子核物理學之父盧瑟福

自普朗克在1900年提出量子概念之後，

20世紀的物理學轉入了微觀領域，

試圖透過研究基本粒子，

來揭示宇宙自然之奧。

自盧瑟福揭開了粒子加速器的序幕之後，

注重實驗證明的西方物理學認識到，

要想認識原子核必須和粒子進行同步的研究。

隨後應用粒子加速器發現了絕大部分新的超鈾元素，

合成了上千種新的人工放射性核素。

高能加速器的發展，

又使人們發現了包括重子、介子、輕子和各種共振態粒子在內的幾百種粒子。

俄羅斯能量高達700億電子伏的粒子加速器

微觀物理學之所以又叫高能物理學，

原因就在於是在使用高能粒子加速器進行研究的。

人們的觀察手段從放大鏡、光學顯微鏡、電子顯微鏡，

發展到隧道掃描顯微鏡，

粒子加速器、電子對撞機、氫氣泡室等，

原子核及其核外電子的發現，

帶動了無線電、半導體、電視、雷達、鐳射、 X光的發展，

每深入一步都會帶來巨大的社會效益和經濟效益。

世界各地，需要投入巨資的粒子加速器類的高能物理研究裝置越來越多。

位於日內瓦附近的世界上能量最強的粒子加速器LHC

歐洲大型強子對撞機是目前世界上最大、

能量最強的粒子加速器，

它位於日內瓦附近瑞士和法國交界地區地下100米、

總長約27公里的環形隧道內。

對撞機前後花了12年時間建造，

其建造費用高達37.6億歐元。

粒子加速器為何不能把粒子加速到光速？

按照愛因斯坦的質能方程式，

LHC粒子加速器功率達到最大時，

數萬億個質子將在大型強子對撞機周圍的加速器環內，

以每秒1.1245萬次的頻率急速穿行，

它們的速度是光速的99.999999%。

而愛因斯坦的質能方程式E=MC^2，

是說一個物體的靜止質量全部轉換為能量有多少。

其前提就是物體是靜止的。

愛因斯坦的質能方程式

當粒子加速時，

靜止時質量與高速運動時的質量是有區別的，

那麼這條公式就不適用了。

當加速到99.999999%光速時，

粒子的質量變大了多少?

99.999999%與100%的差距究竟有多大？

當速度越來越接近光速，

質量會變得越來越大，

乃至於直到無窮大，

就需要更多的動能去維持同樣的速度，

乃至於所需要點動能也是無窮大。

這就是為什麼永遠不能加速到光速的原因所在。

另：從哲學本體的終極角度來看，

光速是自然力所為，

粒子加速器是人為力所為，

人為力與自然力之間的鴻溝是永遠不可能逾越的！

謝謝邀請，我是漫步的小豆子。我相信任何一個物理學家都希望可以把粒子加速到光速。但是我們生活的這個宇宙是有限速的，我們的世界是處於運動狀態的，怕我們運動的太劇烈，所以就給了我們一個限速---光速。相對論告訴我們，任何有質量的物體移動速度都不會超過光速。在粒子加速器中，粒子從電場和磁場中獲得能量高速運動，但是隨著移動速度的增加，其質量也在增加，要先推動質量變大的粒子繼續加速運動，那就需要更多的能量，這就陷入了“惡性迴圈”，其最終結果就是，粒子無限接近光速就會有接近無限大的質量，那就需要無限多的能量，顯然這是不可能的。目前人類能量最高的粒子加速器已經可以把粒子加速到0.99c以上。

不嚴謹的說，是因為將粒子加速到光速所需的能量是「無窮大」；而嚴格的說，根據狹義相對論，有質量的東西是無法達到光速的（光之所以可以為光速，是因為它的質量為0，有的科普說光子「有動質量，無靜質量」，是錯誤的說法。嚴格來說，沒有動/靜質量的說法，疑為「動量」之筆誤，以訛傳訛所致）

將粒子速度加速到很高是相對比較容易的，這是因為粒子的質量本身就很小，達到較高速度時，能量也不會很大。就先從非相對論的情形來說吧（即速度<1/100 c），

在這個公式中，E是能量，m是質量，v是速度。在這裡我們可以很容易的看到，質量m很小的時候，能量也不會很大。這是一個成正比的關係，但是與此同時，我們需要注意，能量與速度v的關係是二階關係。所以在速度非常大的時候，可以近似的認為，速度才是主導能量的一項。

之所以說是「近似」，是因為速度很大的時候，能量不能用這個公式計算，而要引入相對論的公式：

我們繪製一下能量與速度的關係：

其橫座標是速度與光速的比值，縱座標是粒子的能量，在速度接近光速的時候，可以發現，其能量開始趨向於無窮大。實際上，從數學上可以推證，速度接近於光速時，其能量確實趨向正無窮大。

回到加速器上，問題就很清楚了。加速器獲得的能量顯然是有限的，其能夠提供的能量也是有限的，所以粒子的速度無論如何也無法達到光速。不管粒子的速度多小，在非常接近光速的時候，其能量都是非常可觀的。

離子都有質量的緣故，根據相對論，速度越快質量越大，速度接近光速時質量大到沒邊，加速出奇的難，實際上無法再加速。只有光子是沒有質量的離子，他的速度不需要費勁就達到c

圖中可以看到，速度接近c時質量突曾，導致實際上無法再加速。

關於粒子加速器提速粒子對碰實驗的理論依據是動質能轉化，目的是研究物質起源內部結構，同時也檢驗質能方程的逆向問題，為這問題近幾十年來全世界科學家以及愛科人士沒少費精力，但結果與初哀看起來差不了多少就是達不到目的，正如中國一些人士所提到的，中國現在有錢再歐碰機的基礎上建更大的中國對碰機，錢過嗎！中國有，相對論量子力學質能轉換已獲得很多實驗驗證都是正確的，也確信建大型對碰機的選擇是正確的，是國家民族利益，從這點看這些科學家沒有私心。但是歐碰的結果不近人意也不得不讓人深思，相對論的根基及其質能轉換公式是建立在經典公式上的推論公式，並未離開和脫胎經典，也就說明相對論沒有實質性的相對數學語言，這就是百年理論混沌，要改變目前現實，應從最基本的物質能量演化與創生機制去探索，應從粒子為何能被加速去探索，光速為何是上線？為何光不需加速？空間的存在機制？引力是否由質量產生？決定質量大小的與什麼有關？這些都是未解決的問題。本題為何粒子加速達不到光速的提問，看似大眾問題實則大眾難題，解釋來解釋去依然是幾大公式需無窮質量。要解決無窮問題應換種思維，首先粒子從那裡來的？創生與演化機制怎樣？這些最基本的問題不解決，靠加速去碰粒子不順人意也是情理之中的事，花上幹億的錢去檢驗質能轉換到底值不值？下面談點個人理解:

任何粒子體都是宇宙存在下的有型運動體，它存在於無型運動態的環境空間中，空間之所以感覺空，是由各種光動速度態相互承載互為依存構成了互動場所，粒子的有型存在與人感在獲得感知的方式上是相同的，都因型變而生感覺，熱漲冷縮是萬物的共性，漲縮是半徑發生了改變，使半徑發發改變的是運動動態，也就是能量運動態，反過來說能量態也就是型態改變後的動態轉移態，這也說明能量是動態是動的過程變化態，能量不存在最小的一份一份的量子單個能量子，正是能量是動態無能量粒子才使能量有無限的可塑性，才能互為承載構成實質動態的空間，才有光不需動力而達到光速，如電子煙滅，只要煙滅就是光速，為何是光速？電子本身就是由光動態耦後而創生的動態自繞體，解體是慣性變換，打破了創生耦合慣性又回到了光速的動態空間中，又參與空間的動態執行，空間本質也就是由無窮多的光速動態相互承載構成。明白了物質體與空間光速的關係，回來看加速器原理，加速是加速體自身改變了型態，加速體的粒子半徑被人為擴大，它的自有慣性又將型變轉移空間，被加速的粒子於空間中獲得型變，因自身同樣的慣性復位，為達到平衡而發生粒子位移，從而人為實現粒子加速，這種情型在天體中普遍存在，如太陽系中的行星軌道外移，銀河系的矮星系外移，觀測到的哈勃紅移位移(加速澎漲是假象，假在於越遠的被觀測體送來的能量同樣包含所以近距離的能量擁入，越遠堆積越厚，這與江河大海水浪波長變長是相同原理)，從這點也說明動態平衡才能使力產生平衡，所以一切力的形為都將在能量動態平衡框架下得到統一。本題中要使粒子達到光速，一是加速體必須是光或光動態，被加速的粒子失去固有慣性沒有繞轉的機會和時間，等於粒子解體。

歐撞機為何碰不破質子，實際並非超磁不夠強大，而是對質子結構的理論有問題，質子內的夸克實際就是六粒電子，目前除我之外沒人這麼理解，因中外都沒科學家這麼講，當然書和雜誌上也找不到，這是本人幾十年對天體萬物演化的研究推論，這六粒電子以各繞轉方向相反間隔構成的三對六組緊縮環態，縮小的電子環態因電子轉速未變半徑更小，才有質子穩定核力距短的個性特徵，(祥細非本題內容)。加速粒子主要就是透過造成型變，由粒子的自旋慣性復位產生位移的勢力而被加速，質子被加速主要由環態電子圈旁邊的電子雲電子來實現加速，一粒電子拖著環態前行，所以無論人為怎樣加大超導磁量都無能改變質子個性，加速是有限的，質子對碰只能使雲電子發生一些改變，環態電子圈根本碰不破，即是破了也就幾粒與環態外相似的六粒電子，為何相似？因為它們都同創生於恆星系與恆星系的收縮接觸耦合區域。(本文原創)

愛因斯坦都尿褲子的問題！兩個等質量的靜止人互推對方就會等速分離運動併產生動質量增大，請回答他們增大的質量從何而來？對這個相對論問題張雙南，袁嵐峰樓主的回答很明白就是說相對論中的動質量增大就是胡說八道的荒言，既然兩個等質量的人相推無法產生動質量增大，難道以小推大或以大推小就能，產生動質量增大嗎，低速時無法產生難道高速時就能產生動質量增大嗎！動質量，靜質量高能物理學中的這對難兄難弟還要愚民多久，耍猴多久才能被掃入垃圾桶中，全世界人民視目以待！