加速器
ハドロン(主に陽子・反陽子)は電荷に比べて質量が重いため、高エネルギーで軌道を曲げてもシンクロトロン放射を起こしにくい。そのため強力な磁石で、半径の小さな高エネルギー加速器ができる。2022年現在において最高のエネルギーで粒子を加速できるのはCERNが建設した大型ハドロン衝突型加速器(LHC)である。
HIMAC - 放射線医学総合研究所
現代の素粒子実験に用いられる高エネルギー加速器は一部の例外を除きシンクロトロンのコライダーである。コライダーは2つの互いに反対方向に周回するシンクロトロンを用意し、衝突点でビームを衝突させ反応を検出する。単に加速器から出た粒子を制止標的に衝突させるよりもエネルギーを有効利用できる。しかし加速対象の粒子によってシンクロトロンの設計は異なる。
当然加速器が大きくなれば技術的にも敷地の点でも困難は増す。したがって従来の線形加速器の加速エネルギーは数百MeV程度までであって、それ以上のエネルギーを必要とするときはサイクロトロンやシンクロトロンが用いられてきた。この場合、シンクロトロンの入射器として線形加速器が用いられることが多い。
しかしながら21世紀に入って高エネルギー実験の最前線に挑戦する新しい線形加速器の建造が期待されるようになった。これは電子を加速する際にシンクロトロンを用いるとシンクロトロン輻射の影響でせいぜい十数GeVのエネルギーを達成するのがやっとであるという壁に突き当たったからである。一方、線形加速器は文字通りに真っ直ぐで加速粒子を曲げる必要が無いため、シンクロトロン輻射の影響を考える必要が無い。加速器自体の物理的な長ささえ確保できれば、より高エネルギーまで加速することが可能である。
絶縁物のベルトに電荷を乗せて電極に運び高電圧を得る方式。1930年にロバート・ジェミソン・ヴァン・デ・グラフにより実用化された。加速エネルギーは10MeVほど。
ヴァンデグラフの派生版としては、電荷移送ベルトの代わりに金属円筒を絶縁性プラスチックでつないだペレットチェーンを用いたペレトロンが存在する。加速エネルギーは20MeVほど。
また加速粒子として負イオンを用いて正電極に向けて加速し、正電極内で炭素膜などで電子を剥ぎ取って正イオンにし、接地電極に向けて再度加速することで、高電圧を2重に利用する効率の良い加速が可能となる。これをタンデム加速器という。