粒子加速器与探测器是现代粒子物理学的两大核心技术支柱。加速器通过电磁场将带电粒子加速到极高能量，使其相互碰撞或轰击靶核；探测器则记录和分析碰撞产生的次级粒子，从中提取物质微观结构和相互作用规律的信息。
自20世纪30年代第一台实用加速器诞生以来，人类可操控的粒子能量从几十万电子伏（105eV）提升到了太电子伏（1012eV）量级——跨越了7个数量级。这一技术进步直接催生了标准模型的建立、夸克的存在证实、希格斯玻色子的发现，并将物理学的探索边界推向了超越标准模型的前沿。
截至2025年，全球共有超过30,000台加速器在运行，但用于高能物理研究的仅占其中约1%，其余广泛用于医疗（放射治疗、同位素生产）、工业（材料改性、辐照加工）、国家安全（集装箱检测）和基础科学研究。
粒子加速器的核心物理基础是带电粒子在电场和磁场中的运动规律。一个电荷为 q、质量为 m 的粒子在电场 E 和磁场 B 中受到的洛伦兹力为：
F=q(E+v×B)
其中 v 是粒子的速度。电场用于加速粒子（做功增加动能），磁场则用于偏转和聚焦粒子（改变方向不做功）。
从牛顿第二定律出发，粒子的运动方程为：
dtd(γmv)=q(E+v×B)
其中 γ=1/1−v2/c2 是洛伦兹因子。当粒子速度接近光速时，相对论效应变得显著。例如，在LHC中，质子的能量为 6.5TeV，此时质子的 γ≈6930，速度 v 与光速 c 的差仅为 c−v≈3.1m/s（约为 10−8c）。
| 子系统 |
功能 |
关键技术 |
| 粒子源 |
产生被加速的带电粒子 |
电子枪、离子源 |
| 加速结构 |
提供加速电场 |
射频腔、漂移管 |
| 聚焦系统 |
约束粒子束横向扩散 |
四极磁铁、螺线管 |
| 偏转系统 |
控制粒子束轨道 |
二极磁铁(弯转磁铁) |
| 真空系统 |
减少与气体分子碰撞 |
10−7 至 10−10 Pa |
| 束流诊断 |
监测束流参数 |
BPM、电流变压器、荧光屏 |
原理： 利用高压直流电场直接加速带电粒子。范德格拉夫起电机是典型代表，通过绝缘传送带将电荷输运到高压电极，在电极与地之间形成高电压差。
典型参数： 单级范德格拉夫加速器可达数兆伏（MV），串列加速器（Tandem）可达20-30 MV。
实际案例： 1931年范德格拉夫建造的第一台起电机达到了80 kV，而今天中国锦屏地下实验室的JUNA加速器可在地下2400米处稳定运行，能量范围0.4-1.7 MV，用于核天体物理实验。
局限： 受限于绝缘材料的击穿电压，静电加速器的能量上限约为30 MeV。要实现更高能量必须采用谐振加速方案。
原理： 粒子沿直线路径通过一系列交替排列的加速电极（漂移管或射频腔），每个电极上的交变电场在粒子到达时恰好处于加速相位。
对于非相对论性粒子，漂移管的长度需要随粒子速度增加而递增：
Ln=2fvn=2f1m2qVn
其中 f 是射频频率，vn 是粒子通过第 n 个间隙时的速度，Vn 是该间隙的加速电压。
数值示例： 一个质子通过50个间隙、每个间隙加速电压为1 MV的直线加速器：
| 参数 |
值 |
计算过程 |
| 总电压 |
50 MV |
50×1 MV |
| 终动能 |
50 MeV |
Ek=qVtotal |
| 终速度比 v/c |
0.314 |
β=1−(mc2/(Ek+mc2))2 |
| 所需漂移管数量 |
50 |
每级加速一段 |
目前世界上最长的直线加速器是SLAC（斯坦福直线加速器中心），长度3.2公里，曾将电子加速到50 GeV。更现代的直线加速器使用超导射频腔（SRF），如欧洲XFEL的1.7公里超导直线加速器可产生17.5 GeV的电子束。
应用场景：
- 注入器：为环形加速器提供预加速粒子束
- 自由电子激光（FEL）：产生高亮度X射线
- 医用加速器：放射治疗（通常6-20 MV）
原理： 由恩内斯特·劳伦斯于1932年发明，利用恒定的垂直磁场使粒子做圆周运动，同时由固定频率的交变电场在粒子两次穿越间隙时加速。
粒子在磁场中的回旋频率为：
fc=2πmqB
关键特点： 对于非相对论性粒子，fc 与粒子速度无关——这意味着粒子每转一圈的频率恒定，加速电场可以保持固定频率。
以一台典型的30英寸回旋加速器为例：
- 质子源在中心产生质子（Ek≈0）
- 质子被加速电场（频率 f=10 MHz，电压 V=100 kV）加速
- 在磁场 B=1.5 T 中做圆周运动
- 每转一圈获得 2×100 keV=200 keV 能量
- 经过20圈后，质子能量达到 4 MeV
此时质子从半径 r0≈0 的起点，到最终半径：
r=qB2mEk
代入 mp=1.67×10−27 kg，Ek=4 MeV=6.4×10−13 J，B=1.5 T：
r=1.6×10−19×1.52×1.67×10−27×6.4×10−13≈0.236 m
局限： 当粒子速度达到相对论效应显著的水平（质子 >20 MeV）时，质量增加导致回旋频率下降，与固定频率的加速电场失谐。这一问题的解决方案是同步回旋加速器（频率随时间降低）或等时回旋加速器（磁场沿径向增大）。
原理： 当前最高能量粒子加速器采用的设计方案。粒子在环形真空管道中运行，加速电场（射频腔）和导向磁场（弯转磁铁）同步变化，以匹配粒子能量增加时的回旋频率变化。
同步条件：
fRF=h⋅2πγm0qB
其中 h 是谐波数（整数），m0 是粒子的静质量。
早期加速器使用弱聚焦（磁场沿径向逐渐减弱），光束孔径大、磁铁体积大。1952年，库朗、米利顿和斯奈德提出了**交变梯度聚焦（强聚焦）**原理，交替使用聚焦和散焦四极磁铁，净效果为双向聚焦。
类比： 想象两个透镜串联：一个凸透镜（聚焦）和一个凹透镜（散焦）。如果凸透镜的焦距短于凹透镜，则整体效果仍然是聚焦的。强聚焦正是利用这一原理，让粒子束在水平和垂直方向都被有效约束，从而将束流管道直径从米级减小到厘米级。
这一原理使加速器造价大幅降低，是LHC等巨型加速器得以实现的关键技术。
| 加速器 |
位置 |
周长 |
粒子 |
最大能量 |
建成年份 |
| Cosmotron |
布鲁克海文 |
22 m |
质子 |
3 GeV |
1952 |
| Bevatron |
伯克利 |
36 m |
质子 |
6.2 GeV |
1954 |
| Tevatron |
费米实验室 |
6.28 km |
质子-反质子 |
0.98 TeV |
1983 |
| LHC |
CERN |
26.7 km |
质子-质子 |
6.5 TeV/束 |
2008 |
| HEPS |
北京怀柔 |
1.36 km |
电子 |
6 GeV |
2025(建设中) |
原理： 让两束能量为 E 的粒子迎头相撞，而不是让一束粒子轰击静止靶。在静止靶实验中，质心系能量为 s=2m0c2E；在对撞机中，s=2E。
数值对比： 要获得14 TeV的质心系能量：
- 对撞机方案：每束7 TeV，合计14 TeV
- 静止靶方案：s=2mpc2⋅Ebeam=14 TeV
- 需要 Ebeam=(14 TeV)2/(2×0.938 GeV)≈1.04×105 TeV
- 相当于LHC束流能量的约15,000倍
对撞机虽能获得更高的质心系能量，但亮度（Luminosity）是另一个关键指标：
L=4πσxσyN1N2fnb
其中 N1,N2 为每个束团的粒子数，f 为回旋频率，nb 为束团数，σx,σy 为束团横向尺寸。
LHC实例：
- N1=N2≈1.15×1011 质子/束团
- f≈11.245 kHz（回旋频率）
- nb=2808 个束团
- σx=σy≈16.7μm（对撞点）
- 设计亮度 L=1034 cm−2s−1
这意味着在对撞点上，每秒约有10亿次质子-质子碰撞。
射频加速腔是加速器的核心加速元件。典型的加速腔是一个谐振腔，其内部的电磁场模式（通常是TM010模）在腔轴线上产生纵向电场。
加速梯度（单位长度的能量增益）是衡量加速腔性能的重要指标：
| 加速腔类型 |
典型梯度 |
工作温度 |
应用 |
| 常导铜腔 |
10-25 MV/m |
室温 |
Linac、质子同步加速器 |
| 超导铌腔 |
20-40 MV/m |
2K（液氦） |
LHC、XFEL、ILC |
| 高梯度X波段腔 |
50-100 MV/m |
室温 |
CLIC方案 |
实际案例——LHC的加速腔系统：
LHC使用16个超导射频腔（400 MHz），每个可提供2 MV加速电压，总加速电压32 MV。在液氦温度（1.9 K）下运行，品质因数 Q0>109，意味着每秒钟仅有微瓦级别的功率损耗。
大型环形加速器需要数千块磁铁来引导和聚焦粒子束。以LHC为例：
| 磁铁类型 |
数量 |
功能 |
场强 |
| 二极(弯转)磁铁 |
1232 |
使粒子沿环形轨道运行 |
8.33 T |
| 四极(聚焦)磁铁 |
392 |
水平和垂直方向聚焦 |
200 T/m |
| 六极(色散)磁铁 |
若干 |
校正色差 |
— |
| 校正磁铁 |
约4000 |
多极校正 |
— |
LHC的二极磁铁使用铌钛（NbTi）超导电缆，在1.9 K温度下承载高达11,850 A的电流，产生8.33 T的磁场。每个磁铁长14.3米，重约35吨。
数值比较： 地球自然磁场约 5×10−5 T，常见的冰箱贴表面磁场约 0.01 T，医院MRI的磁场 1.5−3 T，而LHC磁铁磁场是MRI的3-5倍。
加速器需要超高真空以避免粒子束与气体分子碰撞。在LHC中，真空度为 10−7 Pa 至 10−10 Pa（取决于具体区段）。这意味着每个立方厘米中仅有约 105 个气体分子（相比之下，常压下约有 2.7×1019 个分子/cm3）。
无论加速器提供的能量多高，没有探测器就无法获取物理信息。探测器的作用是测量碰撞产生的大量粒子的种类、能量、方向和时空信息。
探测器利用粒子穿过物质时产生的各种效应来感应粒子的存在：
| 相互作用 |
产生信号 |
常用材料 |
| 电离 |
电子-离子对 |
气体、半导体 |
| 闪烁 |
可见/紫外光 |
塑料、晶体 |
| 切伦科夫辐射 |
蓝-紫外光 |
透明介质 |
| 过渡辐射 |
X射线 |
介质边界 |
| 电磁级联 |
次级粒子簇 |
高Z材料 |
| 强子级联 |
次级强子簇 |
铁、铅 |
径迹探测器用于重建带电粒子的飞行轨迹，结合磁场偏转可测量粒子的动量。
1896年由威尔逊发明，通过过饱和蒸汽在粒子径迹上凝结成雾滴来显示轨迹。历史上曾用于发现正电子（1932年，安德森）、μ子（1937年）。
1952年由格拉泽发明，利用过热液体在粒子径迹上产生气泡来显示轨迹。曾用于发现Ω-粒子（1964年）和粲夸克（1974年）。
典型参数（BEBC气泡室，CERN）：
- 直径：3.7米
- 液体：液态氢/氖混合物（温度约27 K）
- 工作周期：约5-10秒/次
- 总记录事件数：约800万张照片
1968年由夏帕克发明（获1992年诺贝尔奖），是气体探测器从"可视化"走向"电子学读出"的里程碑。
结构： 在一对阴极平面之间的中心平面平行排列细丝（阳极丝，直径约20-30 μm），极间距约2-10 mm。
工作原理： 带电粒子穿过气体产生电离电子，电子在阳极丝附近强电场中雪崩放大（增益 105−108），在丝上产生可测量的电脉冲。
关键技术参数：
- 空间分辨率：约100-300 μm
- 时间分辨率：约20-50 ns
- 死时间：约100 ns
- 可承受计数率：约 106 粒子/s
实际对比：
| 探测器类型 |
空间分辨率 |
时间分辨率 |
可重建3D轨迹 |
读出速度 |
| 云室 |
约1 mm |
无 |
是 |
手动 |
| 气泡室 |
约100 μm |
无 |
是 |
手动(照片) |
| MWPC |
约300 μm |
约20 ns |
可 |
电子学 |
| 漂移室 |
约100 μm |
约2 ns |
可 |
电子学 |
| 半导体像素 |
约5 μm |
约1 ns |
可 |
电子学 |
MWPC的改进版本。通过测量电子从径迹到阳极丝的漂移时间来精确确定径迹位置，因此不需要大量密集排列的丝。
定位原理：
x=vdrift⋅tdrift
其中 vdrift 是电子在气体中的漂移速度（通常约50 μm/ns），tdrift 是从粒子穿过到信号到达的时间。
数值示例： 在ALICE探测器的漂移室中，漂移速度 vdrift=2.8 cm/μs，时间测量精度 Δt=2 ns，对应的空间分辨率：
Δx=vdrift⋅Δt=2.8×104 μm/μs×0.002 μs=56 μm
利用硅（Si）或锗（Ge）中PN结的耗尽层作为灵敏体积。带电粒子穿过时产生电子-空穴对，被电场收集形成信号。
优势： 能量分辨率极高，空间分辨率可达数微米。对X射线探测时，能量分辨（FWHM）可达 <200 eV（对 5.9 keV 的 55Fe 源）。
LHC中的硅径迹探测器实例（ATLAS内部径迹器）：
- 硅像素探测器：4层，约1.74亿像素通道
- 硅微条探测器：4层（SCT），约630万条
- 每个像素尺寸 50×400μm2
- 内层像素距对撞点仅33 mm
量能器通过完全吸收入射粒子并测量产生的次级粒子总能量来确定粒子能量。
用于测量电子、正电子和光子的能量。当高能电子/光子进入介质时，通过韧致辐射和电子对产生形成电磁级联。
级联发展： 电子能量 E0 进入介质后，经过 t 个辐射长度 X0，粒子数达到最大值：
Nmax≈EcE0
其中 Ec 是临界能量（电子在介质中通过电离损失与辐射损失相等时的能量）。
数值示例： 一个100 GeV的电子进入铅（X0=0.56 cm，Ec≈7.5 MeV）：
Nmax≈7.5 MeV100 GeV≈13,333 个次级粒子
达到最大粒子数时的深度 tmax≈ln(E0/Ec)/ln2≈ln(13,333)/0.693≈9.4X0≈5.3 cm。
实际电磁量能器对比：
| 设施 |
探测器 |
技术类型 |
能量分辨率 |
| ATLAS |
LAr EM Calorimeter |
液氩+铅(折叠电极) |
σ/E=10%/E⊕0.7% |
| CMS |
ECAL |
铅钨酸铅(PbWO4)晶体 |
σ/E=2.8%/E⊕0.3% |
| ALICE |
PHOS |
PbWO4晶体 |
σ/E=1.5%/E⊕1.1% |
用于测量质子、中子、π介子和K介子等强子的能量。强子与原子核发生强相互作用，产生复杂的强子级联。
能量分辨率一般表达式：
Eσ=Ea⊕b
其中 a 是取样项，b 是常数项，E 单位GeV。
CMS强子量能器（HCAL）实例：
- 吸收层：黄铜（厚约5 cm）
- 取样层：塑料闪烁体（厚约4 mm）
- 层数：约19层
- 能量分辨率：σ/E≈100%/E⊕5%
粒子鉴别是确定碰撞产生的每个粒子种类（电子、μ子、π介子、K介子、质子等）的过程。
利用粒子飞行固定距离 L 所需时间的差异来区分质量不同的粒子：
m=p⋅L2t2c2−1
实际案例——ALICE TOF：
- 飞行距离 L≈3.7 m
- 时间分辨率 σt≈80 ps
- 可分辨动量范围：π/K 区分至约2.5 GeV/c，K/p 区分至约4 GeV/c
计算示例： 动量为 p=2 GeV/c 的π介子（mπ=0.14 GeV/c2）和K介子（mK=0.49 GeV/c2）飞行3.7米的时间差：
tπ=cL⋅pEπ=3×1083.7⋅222+0.142≈1.234×10−8 s
tK=cL⋅pEK=3×1083.7⋅222+0.492≈1.271×10−8 s
时间差 Δt=tK−tπ≈0.37 ns=370 ps。由于TOF的时间分辨率 σt=80 ps，可分辩度 Δt/σt≈4.6σ，足以清晰区分。
当带电粒子在介质中的运动速度超过光在该介质中的速度时，会产生方向性与粒子速度相关的切伦科夫辐射。
辐射锥角 θc 满足：
cosθc=nβ1
其中 n 是介质折射率，β=v/c。
环形成像切伦科夫探测器（RICH）：
通过测量切伦科夫辐射的锥角来确定粒子速度。典型设计方案是将发射的切伦科夫光用球面镜反射到一个位置上敏感的探测器上，形成环形图像。环的半径直接对应 θc，从而给出粒子速度。
LHCb RICH探测器实例：
- RICH1：使用C4F10气体（n=1.0015），覆盖低动量区（约2-10 GeV/c）
- RICH2：使用CF4气体（n=1.0005），覆盖高动量区（约10-100 GeV/c）
- 光子探测器：混合型光子探测器（HPD），共约500,000像素
| 技术 |
适用动量范围 |
典型分辨率 |
代价 |
| 电离能损(dE/dx) |
0.1-10 GeV/c |
约5-8% |
需要大面积灵敏体积 |
| 飞行时间(TOF) |
0.1-4 GeV/c |
约80-100 ps |
需要快速响应探测器 |
| 切伦科夫(RICH) |
1-100 GeV/c |
约1 mrad |
需要长气箱和光学系统 |
| 过渡辐射(TRD) |
>10 GeV/c |
电子/强子抑制~100:1 |
需要多层组合 |
现代高能物理实验中的探测器往往是多个子系统构成的复杂综合探测器。以LHC的ATLAS和CMS探测器为代表。
ATLAS（A Toroidal LHC Apparatus）是LHC的通用型探测器之一，长44米，直径25米，重7000吨。
探测器分层结构（从对撞点向外）：
┌────────────────────────────────────────────────┐
│ μ子谱仪（Muon Spectrometer） │
│ ┌──────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 强子量能器（Tile Calorimeter） │ │
│ │ ┌────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ 电磁量能器（LAr EM Calorimeter） │ │ │
│ │ │ ┌──────────────────────────────┐ │ │ │
│ │ │ │ 径迹系统（ID/TRT/SCT/Pixel） │ │ │ │
│ │ │ │ 对撞点 ● │ │ │ │
│ │ │ └──────────────────────────────┘ │ │ │
│ │ └────────────────────────────────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────────────────┘ │
└────────────────────────────────────────────────┘
各子系统的技术指标：
| 子系统 |
技术 |
|
|
功能 |
覆盖范围 |
| 像素探测器 |
硅像素 |
4层 |
50×400μm2 |
顶点重建 |
∣η∣<2.5 |
| SCT |
硅微条 |
4层(9.4m2) |
80μm间距 |
动量测量 |
∣η∣<2.5 |
| TRT |
过渡辐射径迹室 |
约35万根漂移管 |
4mm直径 |
径迹/电子ID |
∣η∣<2.0 |
| LAr EM量能器 |
液氩+铅 |
桶部+端盖 |
分辨率10%/E |
电子/光子 |
∣η∣<3.2 |
| Tile量能器 |
钢+闪烁体 |
桶部 |
分辨率50%/E |
强子/喷注 |
∣η∣<1.7 |
| μ子谱仪 |
MDT+RPC |
桶部+端盖 |
分辨率约50μm |
μ子测量 |
∣η∣<2.7 |
CMS（Compact Muon Solenoid）与ATLAS互补，采用更紧凑的设计（长21.6米，直径15米，重14000吨，是ATLAS的两倍但体积更小）。
核心差异：
- 使用3.8 T的超导螺线管磁铁（ATLAS使用环向磁铁）
- 采用全晶体电磁量能器（PbWO4，约75,800个晶体）
- 更小的尺寸但更高的磁场，达到更好的动量分辨率
希格斯玻色子发现中的角色：
2012年，ATLAS和CMS两个实验独立发现了质量为约125 GeV的希格斯玻色子。CMS的发现显著通道之一是 H→γγ，利用其高性能电磁量能器精确测量一对光子的不变量。
LHC每秒产生约4000万次束团交叉（40 MHz），但ATLAS和CMS的读出和数据存储系统只能记录约1000次事件/秒。触发系统的作用是在极短时间内筛选出可能包含物理信号的事件。
ATLAS两级触发：
| 触发级 |
处理时间 |
输出率 |
算法复杂度 |
| L1(硬件触发) |
2.5 μs |
100 kHz |
简单：能量阈值、径迹模式匹配 |
| HLT(软件触发) |
约200 ms |
1 kHz |
复杂：部分重建、粒子鉴别 |
触发决策示例——寻找希格斯→双光子：
L1触发：在电磁量能器中寻找两个高能能量沉积簇，阈值为 ET>20 GeV
HLT触发：精确重建两个光子的能量和方向，计算 Mγγ=2E1E2(1−cosθ)，要求 Mγγ 在100-160 GeV范围内
| 设施 |
主要发现/目标 |
| LHC(2008-) |
希格斯玻色子(2012)、超越标准模型 |
| Tevatron(1983-2011) |
顶夸克(1995)、底强子振荡 |
| LEP(1989-2000) |
W/Z精确测量、三代中微子 |
| SPS |
W/Z玻色子发现(1983) |
| SLAC直线 |
部分子模型、J/ψ粒子 |
加速器在医学中最重要的应用是放射治疗和同位素生产：
| 加速器类型 |
能量范围 |
应用 |
| 医用直线加速器 |
6-20 MV X射线 |
约70%的放疗患者 |
| 质子治疗装置 |
70-250 MeV |
精准肿瘤治疗 |
| 回旋加速器 |
10-30 MeV |
PET同位素生产(18F等) |
| BNCT装置 |
约2.5 MeV中子 |
硼中子俘获治疗 |
质子治疗的布拉格峰效应：
质子进入人体后，在大部分路径上能量损失很少，但在到达射程末端时释放大部分能量（布拉格峰），只留极小剂量于深层正常组织。对于靠近重要器官的肿瘤，质子治疗显著优于传统X射线放疗。截至2025年初，全球已有约130家质子治疗中心。
统计数据： 全球每年约1200万例放疗患者中，约2%接受质子/重离子治疗，这一比例正在快速增长。
- 材料改性： 离子注入半导体工艺（约0.1-1 MeV）
- 辐照灭菌： 电子加速器杀灭医疗器械中的微生物（约10 MeV）
- 集装箱检测： 双能X射线透射成像（约6-9 MeV）
- 食品辐照： 抑制发芽、杀虫灭菌（约5-10 MeV）
- 考古测年： 加速器质谱仪（AMS）实现14C测年（在50,000年前精度可达数十年）
当高能电子做圆周运动时，沿切线方向发射强烈的电磁辐射——同步辐射。第三代同步辐射光源如上海光源（SSRF，3.5 GeV，2010年运行）的光亮度超过太阳光百亿倍，可用于：
- 蛋白质晶体学（药物设计）
- 材料微观结构表征
- 纳米成像
- X射线吸收谱（元素价态分析）
第四代光源（自由电子激光，FEL）如我国的上海硬X射线自由电子激光装置（SHINE，8.6 GeV，建设中），将提供飞秒级超短脉冲和更高亮度的X射线束。
| 计划项目 |
位置 |
方案 |
质心系能量 |
计划时间 |
| FCC-hh |
CERN |
质子-质子 |
100 TeV |
约2060 |
| CEPC |
中国 |
正负电子 |
240 GeV(Z/W/Higgs工厂) |
约2035 |
| ILC |
日本 |
正负电子 |
250-500 GeV |
待定 |
| Muon Collider |
CERN/美国 |
μ子-μ子 |
3-10 TeV |
约2050 |
CEPC/Higgs工厂侧重于精确测量已知粒子（特别是希格斯玻色子的耦合常数），而FCC-hh将把人类可探知的能量前沿推高一个数量级。
- 等离子体尾场加速： 利用超强激光或带电粒子束在等离子体中激发的尾场进行加速，加速梯度可达 10−100 GeV/m（比传统加速器高1000倍）。2023年，SLAC的FACET-II设施已在实验室中展示了 ∼100 MeV 的能量增益。
- 介子加速器： 理论上可在紧凑设施中获得极高能量，但需要克服μ子寿命短（2.2 μs）的问题。
- S. Y. Lee, "Accelerator Physics", 4th Ed., World Scientific, 2018
- Particle Data Group, "Review of Particle Physics", Prog. Theor. Exp. Phys., 2022
- L. Evans, P. Bryant (eds.), "LHC Machine", JINST 3, S08001, 2008
- ATLAS Collaboration, "The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider", JINST 3, S08003, 2008
- CMS Collaboration, "The CMS Experiment at the CERN Large Hadron Collider", JINST 3, S08004, 2008
- E. J. N. Wilson, "An Introduction to Particle Accelerators", Oxford University Press, 2001
- K. Kleinknecht, "Detectors for Particle Radiation", Cambridge University Press, 1998
- W. R. Leo, "Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments", 2nd Ed., Springer, 1994
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