為什么要建粒子加速器？如果要用一句話來(lái)回答，可以這樣說(shuō)：粒子加速器是人類認(rèn)識(shí)微觀世界的手段。

古人的思考與探索

大千世界是由什么組成的？從古到今，人類不斷思考、探索這個(gè)問(wèn)題。古代哲人只能憑自己看到的、感受到的自然現(xiàn)象去推斷。古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為大自然中的物體是由土、火、空氣和水四種基本元素組成的。中國(guó)古代也有類似的概念，認(rèn)為萬(wàn)物由金、木、水、火、土五種基本元素構(gòu)成。隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開始采用各種實(shí)驗(yàn)方法來(lái)驗(yàn)證自己的思維。

古希臘哲學(xué)家

亞里士多德

早期的顯微鏡

1609年，意大利科學(xué)家伽利略聽說(shuō)荷蘭有人發(fā)現(xiàn)用相隔一定距離的兩個(gè)玻璃透鏡可以放大遠(yuǎn)方的物體，他經(jīng)過(guò)思考，用風(fēng)琴管和凸凹透鏡制成了望遠(yuǎn)鏡，放大倍率由起初的3提高到33，并在此基礎(chǔ)上制成了望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡，分別用來(lái)觀察天體和微觀物體。這是科學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑。人們開始了用自己發(fā)明的工具觀察物質(zhì)的宏觀世界和微觀世界。

意大利科學(xué)家伽利略

人們通過(guò)顯微鏡能觀察到最小物體的尺寸受到所用光線波長(zhǎng)的限制，因此使用可見(jiàn)光的普通光學(xué)顯微鏡最小只能觀察到細(xì)菌或大的病毒（尺度為0.4微米）。為了突破這個(gè)限制，需要用更短波長(zhǎng)的波束去照射被探測(cè)的物體。

原子結(jié)構(gòu)示意圖

19世紀(jì)末，由于化學(xué)科學(xué)的進(jìn)步，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到物質(zhì)是由分子組成的，而分子是由原子（尺度為10^-8厘米）組成的。自1911年英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)放射性同位素產(chǎn)生的α粒子對(duì)金箔的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了原子結(jié)構(gòu)模型后，人類對(duì)微觀物質(zhì)的研究便進(jìn)入了核物理時(shí)代。按照這個(gè)模型，原子是由原子核（尺度為10^-13厘米）和圍繞原子核在一定軌道上旋轉(zhuǎn)的電子組成的。

英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福