P.物理学家利用粒子加速器来回答基本物理学问题——宇宙是如何形成的，物体为什么有质量，等等。加速器是巨大的——费米实验室的Tevatron，在芝加哥附近，周长4英里，而日内瓦的大型强子对撞机是它的4倍多——而且极其昂贵。在某些方面，它们是纯研究工具的缩影。但如果你认为这些机器在研究之外毫无用处，那你就大错特错了。
几十年来，粒子加速器一直在实验室和工业中曲折前进，新的应用还在不断涌现。当用于基础研究的联邦资金减少时，科学家们开始发明新的资助方法。费米实验室伊利诺伊加速器研究中心(IARC)主任罗伯特·凯普哈特(Robert Kephart)与伊利诺伊州商务部和经济机会部合作，资助加速器的科学研究和应用。在2009年的资本法案中，州政府为费米实验室的研究拨款2000万美元，这笔资金将以各州为修建道路和桥梁筹集资金的方式筹集——通过出售州债券。
以下是你可能没有听说过的加速器的10种应用。
1.你的牛奶盒是密封的吗?这是加速器造成的。
加速器利用电磁力来加速带电粒子。由此产生的粒子束可以沿着期望的路径，包括到加速器壁的外侧。当带电粒子经过一个原子时，它会与原子中的电子相互作用，使它们脱离轨道，打破化学键。这会导致一些化合物分解，另一些化合物聚合。后者已被用于加速器最早的工业应用之一，至少可以追溯到20世纪80年代:密封薯片袋和牛奶盒。土豆袋是用胶水把两层铝箔粘在一起制成的。这种胶水在工业传送带上需要很长时间才能干透。“它会永远粘着，”kephart说，但电子束可以让它瞬间发生。“有了加速器，你就可以聚合胶水，它就凝固了。”
2.大量的天然气被浪费了。加速器可以解决这个问题。
天然气比石油更难驾驭，需要管道来运输。这就是为什么每年有数百万立方英尺的天然气被燃烧或排放，而不是被送往市场，这是一种浪费和污染的做法。
一种西方价值观的项目据估计，仅在美国2013年浪费的天然气就可以满足洛杉矶或芝加哥整整一年的需求。化学过程可以将气体转化为液态碳氢化合物或石油，但它们需要的高温和压力只有在大型工厂才能达到。加速器可以通过使用电子束打破碳氢键，使天然气重新组合成聚合物链来达到同样的效果。Kephart说，这一过程原则上是可行的，但仍然是一项未来的技术——目前还没有建立原型。
3.希望你的菠菜大肠杆菌免费的吗?加速器可能把它清理干净了。
如果您在其包装上看到此辐射符号（左侧），您的食物已经用电子束照射。40多个国家使用这种技术杀死细菌和寄生虫，如沙门氏菌或大肠杆菌在苹果、草莓、菠菜和其他产品中。费米实验室加速器物理中心主任弗拉基米尔·希尔采夫解释说，这种光束经过校准，可以摧毁病原体，但不会影响农产品。
分子越复杂，光束就越容易破坏——细菌的DNA比植物的更复杂，所以它会先分解。与意外放射性沉降物的放射性同位素不同，电子束完全由人类控制，而且与质子或中子不同，它们不会破坏原子核。“我们谈论的辐射来自加速器，所以当你关掉开关时，所有的辐射都停止了，”Kephart说。类似地，电子束也被用于医用设备灭菌的rhodotron中。
4.煤是一种清洁燃料吗?可以，如果你在烟囱上装个加速器。
燃烧煤炭会产生氮氧化物和硫氧化物等烟道气:NO2,没有3.,所以2， 所以3.．当这些气体与大气中的水反应时，它们会变成硫酸和硝酸，如氢2所以4.或HNO3.，最终以有毒酸雨的形式洒回地球。但当这些氧化物与氨(nhh)混合时3.)和暴露在电子束下，它们可以变成硫酸铵和硝酸铵，这是常见的肥料。这个反应会产生类似灰尘的粒子，可以用静电或离心粒子分离器收集这些粒子，然后放在场地上。
Kephart认为这个想法是使煤炭成为一种更清洁的燃料的机会。他说:“即使对可再生能源和核能做出最乐观的预测，从现在开始的20年里，煤炭仍可能提供我们20%的能源。”“这是一种更环保的方式。”加拿大不列颠哥伦比亚省的PAVAC公司由拉尔夫·艾丁格创立，1正在进行这项技术的首次安装。
5.抗生素的危害鱼?加速器可以把药物变成肥料。
加速器可以通过去除氮和磷来清理污水污泥，导致藻类盛开，以及造成危害鱼的激素和抗生素。将污水废料暴露在电子束中破坏药物成无害的化合物。光束电离水，产生H3O +和OH基团并产生高度反应性环境，在这种情况下发生氧化和还原反应。该溶液可以将复杂的药物化合物破碎成碱性元素，也可以杀死病原体。“辐照污泥可以成为你可以放在莴苣领域的材料，”柯帕尔特说。
20世纪90年代初，佛罗里达州迈阿密市建立了一个清理城市垃圾的试验性加速器工厂。Kephart说，虽然这个工厂成功了，但它并不是一个万能的解决方案，所以这个想法从未被商业化。他解释说:“一个购买城市垃圾处理厂的组织需要一个完善的系统，但对该行业来说，为它提供资金还为时过早。”
6.您的新计算机已到达。感谢加速器建造它。
加速器能做的不仅仅是分解分子和破坏病原体的DNA——它们还有助于构建新材料。计算机芯片行业依赖于一种被称为掺杂的技术，即使用加速器将硼和磷离子注入硅层中。离子是带正电的，所以加速器可以用电磁场引导离子束。离子穿透硅片表面，并沉积在其内部的精确位置。这就改变了材料的导电性。
7.加速器让我们活得更长。他们杀死癌症。
电子束并不是唯一能够杀死多余生命的带电粒子。质子可以摧毁肿瘤，而且与放射疗法很相配，因为质子的穿透能力比电子强。它们可以穿过组织，造成很小的损害，但在停止时杀死细胞。
“在质子路径的尽头，质子失去了大部分能量，并产生了大部分的伤害，辐射伤害，”希尔采夫说。这使得科学家能够校准加速器，将其破坏力精确地传递到肿瘤的位置。1946年，费米实验室的首任主任罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)率先提出了这个概念。近半个世纪后，第一台医用质子束加速器在洛马琳达大学医学中心开始运行。
8.核反应堆是否可以违法？是的，如果粒子加速器控制它们。
传统的核反应堆是关键反应堆——它们产生多余的中子，这些中子必须被控制棒吸收以调节反应。问题是燃料棒容易受到机械问题的影响，这可能会导致反应失控。加速器驱动的亚临界系统控制供应的中子数量，而不是消耗多余的中子。
Kephart说，在加速器驱动的原子反应堆中，质子束会击中汞或铅等重金属目标，产生“中子喷射”，然后驱动核裂变。他指出，这是一种更安全的设计，因为“当你关闭加速器时，核反应就会停止。”加速器驱动的反应堆还能够将已经存在的核废料分解成寿命较短的同位素。Kephart说，目前还没有建造这样的反应堆，但欧洲、印度和中国都在追求这个想法。
9.世界仍然在石油上运行。加速器可以找到它。
便携式中子发生器(或中子管)利用一种叫做中子测井的技术帮助探测石油、天然气或水的沉积。在发现过程中，中子发生器被放置在勘探钻孔中。当加速器产生的中子穿过钻孔周围的地面时，它们会与各种物质的原子核发生相互作用。产生的伽马射线可以被伽马射线探测器捕捉到。这些信号的强度反映了埋在地下的材料的类型。“通常人们会看反应的特征，”希尔采夫说。“如果有一个毛孔，就会有更少的伽马出来。”油和水也会产生不同数量的伽马射线。
10.加速器可以监视大规模杀伤性武器。
μ子加速器使我们能够看穿墙壁。介子是一种亚原子粒子，与电子类似，但质量更大，可以轻易穿过厚重的钢壁和容器，但会与核材料发生反应。如果一辆卡车(可能由边境巡逻队驾驶)载有隐藏的裂变物质，穿过卡车的μ子将产生可以被探测到的高能伽马射线。
这使得Muon加速器在识别核威胁时非常宝贵。例如，直升机可以在水中飞行μ子加速器，将丘陵向下射击到货船上。“你可以远程发送选择性地与材料互动的辐射束，并可以告诉你特定材料是否存在于船上，”Shillsevev说。“你可以弄清楚这艘船是否带有核弹零件。”
