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質子加速器 慈文國小五年級暑假作業主題報告 作者：林政聿
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目錄 原因 原理及過程 工程及設計 美國的質子加速器 瑞士的質子加速器 英國的質子加速器 德國的質子加速器 應用：醫療用途 資料來源
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原因 科學家想模擬類似太陽放射出無窮盡的能源。
在20世紀早期，人們發現了原子的結構，之後人們了解到原子是由更小的亞原子粒子組成的——特別是質子、中子和電子。但是，在20世紀後半期使用原子粉碎機或粒子加速器進行的實驗發現原子的亞原子結構非常複雜。粒子加速器可以提取一個粒子，如電子，將粒子的運動速度加快到接近光速，然後使其與原子碰撞，從而能夠發現其內部的組成部分。
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原理及過程 原理 您是否知道其實在您的家裡已經有了一種粒子加速器？任一電視機或計算機顯示器的陰極射線管（CRT）實際上就是一種粒子加速器。CRT從陰極提取粒子（電子），對它們進行加速並且用電磁體在真空中改變它們的方向，使它們撞擊到屏幕上的熒光分子，這種碰撞會在電視機或計算機顯示器上產生亮點或像素。粒子加速器的原理是相同的，只不過它們更大，粒子運動更快（接近光速），碰撞會產生更多的亞原子粒子和各種核輻射。 過程 兩個對撞加速管中的質子，初步將以 5 兆電子伏特的能量對撞，每個質子環繞整個儲存環的時間為89 微秒 。因為同步加速器的特性，加速管中的粒子是以粒子團（bunch）的形式，而非連續的粒子流。整個儲存環將會有2800個粒子團，最短碰撞週期為25纳秒 。在加速器開始運作的初期，將會以軌道中放入較少的粒子團的方式運作，碰撞週期為 75 奈秒，再逐步提升到設計目標。
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工程及設計 質子加速器是在一個圓周為27公里的圓形隧道內，該隧道因當地地形的起伏而位於地下約50至150公尺之間。這是先前大型電子正子加速器所使用隧道的再利用。隧道本身直徑三公尺，主要的部份大半位於法國。雖然隧道本身位於地底下，尚有許多地面設施如冷卻壓縮機，通風設備，控制電機設備，還有冷凍槽等等建構於其上。
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美國的質子加速器 1968年12月1日，費米的直線加速器破土動工；1969年10月3日主環破土動工。費米實驗室產生了世界上最高能量的粒子。 反質子對撞機，周長4英里，是世界上能量最高的粒子加速器。 1983年8月16日反質子源破土動工。1994年4月26日科學家們找到了頂夸克存在的直接證據。 1995年3月3日CDF組和D0組在176GeV的能量上發現了頂夸克，如此大的質量，出乎物理學家的預料。
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瑞士的質子加速器 這個27公里長的粒子加速器，位於瑞士、法國邊境地區的地下100米深的環形隧道中，從構想到建成歷時近20年，花了60億瑞士法郎，吸引80個國家5000名科學家參與 ， 隧道全長26.659公里，建設耗資超過60億美元。 開始試驗前的最後一個步驟是，將大型強子對撞機冷卻到零下271.25攝氏度。 史上最大的強子撞擊器LHC，坐落在瑞士和法國邊界山脈深入46米至150米地底。
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英國的質子加速器 世界著名的英國盧瑟福.阿普爾頓實驗室RAL是一個多學科、綜合性的大型國家實驗室。盧瑟福.阿普爾頓實驗室位於英國的牛津郡，現有僱員1200人，它的歷史可以追述到1921年。 ISIS成功運行20 餘年，正以約3億美元的投資升級改造其質子加速器。
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德國的質子加速器 德國電子同步加速器研究所 位於德國漢堡的德國電子同步加速器研究所，它得名於它建造的第一台電子同步加速器。另外，來自33個國家的2900多位科學家使用DESY的裝置進行研究。 德國的質子加速器耗資2億2千5百萬歐元，該裝置將於2010年正式投入運行。 HERA的建造共有11個國家參加：法國、意大利、以色列、加拿大、荷蘭和美國的研究所提供了裝置的主要部件和為主要部件支付費用，或進行重要的測試。 1975年，首次在加速器上偵測到“粲物理激發態”—重夸克物理誕生。
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應用：醫療用途 林口長庚醫院癌症中心院長陳敏夫今天表示，院方正審慎評估採購新台幣三十億元的「質子加速器」做為癌症放射線治療利器，此外，院方也有多項創舉，以提升癌症治療效果。 台北榮民總醫院癌病中心主任顏上惠表示，質子加速器是利用直線加速器產生的百萬伏特Ｘ光束而產生質子，在醫療用途具有良好生物有效性、精確輻射劑量分配及最少正常組織傷害的性質，又稱為質子治療。 陳敏夫說，質子加速器的造價高達三十億元，如此昂貴的儀器，以台灣的癌症盛行情況，大概只能容納一台，院方正在審慎評估。 林口長庚接洽銷售這台超高價儀器，長庚醫院若要砸下重金，最快也要三、四年後才能試車運轉，中部某醫學中心也有意向日本取經，了解是否採購另一種較小型的質子加速器
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