《三体》系列6：环日加速器内的粒子运动轨迹是圆形的吗？

对于那些学习物理的人来说，“三体”的第三部分称为“死亡永生”是最好的。与前两者相比，这一个有更多的物理知识要衡量。一切都需要研究才能被理解。

在《死亡的永生》中，总设计师毕云峰设计并领导建造了木星轨道环日加速器，它是LHC的超级放大版，目前是地球上最大的强子对撞机，可以产生反物质。因为木星围绕太阳的轨道半径为7.78亿公里，所以在整个轨道上安装了3200个加速线圈，每个线圈之间的距离为150万公里。这些都是刘在《三体3:死亡永生》中给出的数据。不可否认，这种几何关系是正确的。(见下图，这是作者自己开发的计算软件。可以计算出，木星围绕太阳的半周是2162天，大约是5.9个地球年。)

所以，问题来了，肉体关系是对的吗？回旋加速器中粒子的轨道真的是圆形的吗？圆形轨道加速器的优点是粒子可以在多个圆周上加速，但是这种好处真的能实现吗？

我们知道在加速线圈和加速线圈之间有一个巨大的真空区。因为没有磁场，粒子由于惯性只能走直线(而不是地球上加速器中超导线圈引导的圆弧线)。因此，粒子运动的轨迹是一个3200度的正多边形，这是木星轨道上的一个外部正多边形。

因此，当沿着直线和圆弧到达下一个线圈时，可以估计每个加速线圈和下一个加速线圈之间的误差为130，000公里。这个误差有多大？我们知道地球和月球之间的距离是39万公里，所以在每个加速过程中，这个像长城烽火台一样的加速线圈的设计误差高达地球和月球之间距离的1/3。换句话说，如果粒子想要旋转，加速线圈的大小应该达到地球和月球之间距离的1/3。这不是一个加速线圈，它只是比木星大的线圈(注意:木星的半径是70，000公里，现在我们的加速线圈大小是130，000公里)。

因此，笔者想反驳毕云峰的设计。没有必要建造定日镜，因为粒子不容易转动，并且加速线圈太大而无法实现。因此，最好建立一个直接从地球到冥王星的直线加速器，这样也省去了转动粒子的麻烦。