在合成超重元素时，粒子加速器的作用是什么，粒子束为什需要加速？
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Moonshot回答
在合成超重元素的过程中，粒子加速器扮演着至关重要的角色。它通过加速粒子束至极高的速度和能量，使它们能够穿透目标原子核并发生核反应，从而合成新的、更重的元素。根据搜索结果，例如央视网报道，超重元素合成研究一直是科学界的热点，目前科学家总共发现了118种元素。在过去的几十年中，美国、日本、德国、俄罗斯等国家成功合成了十多个新元素和数百个新核素。俄罗斯和日本还研制了用于超重元素研究的专用加速器装置，最高流强10.4粒子微安。[1]
粒子束需要加速的原因包括：
- 提供足够的动能：为了使粒子能够克服目标原子核的库仑势垒并发生相互作用，粒子束需要具有极高的动能。
- 提高反应截面：粒子束的能量越高，与目标原子核发生反应的概率（反应截面）也越大。
- 增加产生的新元素的原子核数量：更高的能量可以导致更多的目标原子核被击中并发生反应，从而产生更多的新元素原子核。
- 实验控制：精确控制粒子束的能量、强度和稳定性对于实验的成功至关重要。
此外，粒子加速器还必须小心控制每一个环上的交流（AC）电压，以确保每一个带电粒子束可以持续加速。随着粒子速度的增加，为了保持电场加速粒子的效率，加速环的长度必须越来越长，以便电场作用在粒子的时间提高。为了保持粒子运动轨迹的稳定性，通常会使用磁场来引导粒子束。[2]
综上所述，粒子加速器在合成超重元素中的作用是提供高能粒子束，以实现高能核反应并合成新的、更重的元素。而粒子束需要加速，是为了提供足够的动能以克服目标原子核的库仑势垒，增加反应截面和产生的新元素原子核数量，并实现精确的实验控制。
图片来源：中国核技术网
参考来源： [1] https://news.cctv.com/2024/03/22/ARTIdrAaWPbjKQSj9NetDnkl240322.shtml [2] https://zh.wikipedia.org/wiki/粒子加速器