在物理學(xué)中，人們?yōu)榱双@得高能的帶電粒子，通常采用的方法就是通過加速帶電粒子來給它更大的動能，然后用它去轟擊微小的分子，從而將分子中的更小粒子給轟擊出來，以此來揭示物體的微觀世界中的奧妙。

就拿加速電子舉例，電子離開本體后，在電場的作用下，它的運動方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，運動的速度也會成倍的增加。然而，在物理研究異?；钴S的19世紀(jì)，當(dāng)時人類制造的電壓遠(yuǎn)沒有那么高，要想將電子的速度加到一個理想值，就必須將電壓管道進(jìn)行串聯(lián)，以此讓電子多次的在電場中加速，從而提高電子的動能。

可事實卻是，如果用這種方法給電子加到一個理想的速度則需要很長的管道，這種方法很顯然是不現(xiàn)實的。因此，有人想到了一個辦法，那就是在有限的資源空間上，讓電子在里面不斷的被加速，從而獲得高能的電子束。于是，一位物理學(xué)家勞倫斯就制成了回旋加速器。

回旋加速器看似高大上，其實制造它不是那么復(fù)雜?；匦铀倨鞯慕Y(jié)構(gòu)中包含兩個D字形的磁場，在兩個D字形的磁場中間加有一個高壓電場（當(dāng)然，這個高壓電場是不能擊穿中間介質(zhì)的）。這個電場還必須是交流電，因為電子進(jìn)出兩個D字形的方向不同，導(dǎo)致它進(jìn)出電場中的受力方向必須不同，這樣才能使電子不斷的被加速。

電子首先以V1的初速度進(jìn)入磁場中后，電子就會受到磁場對它的洛倫磁力（F=BVq）的作用，使電子在磁場中做勻速圓周運動，當(dāng)電子運動到D字形磁場的邊沿處時，然后此時在兩個D字形的磁場中間加上一個電場，電子就會被加速到V2。

由MV2/R=BVq可知，電子在磁場中做圓周運動的半徑R=MV/Bq。也就是說，電子在磁場中做圓周運動的半徑跟它進(jìn)入磁場時的初速度有關(guān)。當(dāng)電子反復(fù)進(jìn)入電場中后，電子的速度就會被一直加速，電子在磁場中的運動軌跡也就不會出現(xiàn)重合的現(xiàn)象了。

那么，問題來了，怎么確定加速電場何時加速電子呢？這個問題還得從電子在磁場中做圓周運動的周期來說起了。

在運動學(xué)中，物體做周期運動的周期T=2πR/V，現(xiàn)在，我們將R=MV/Bq帶入到上式中，就可以得出周期T=2πM/Bq了。由此式可知，電子在磁場中的運動周期跟電子的進(jìn)入磁場中的速度無關(guān)，而跟磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電子的電荷量q有關(guān)。

電子的質(zhì)量目前是已知的，電子的電荷量也是已知的，磁感應(yīng)強(qiáng)度也是已知，當(dāng)然，電子在這個磁場中的周期T就可以被計算出來了。也就是說，每個周期T的時間給回旋加速器加入一個電場，就能將電子進(jìn)行巧妙的結(jié)合。按照這個理論，電子在回旋加速器中的速度不是可以無限的加速嗎？

然而，事實并非如此。根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=MC2可知，當(dāng)電子的速度接近光速時，電子的質(zhì)量就會逐漸的增大，一旦電子的質(zhì)量增大后，周期（T=2πM/Bq）就會相應(yīng)增大，從而使電場的給入時間發(fā)生了變化。

而且，電子質(zhì)量的增大的幅度不易測算，直接導(dǎo)致了周期T的不易計算，這就為電場的給入時間帶來了巨大的困難。故而，回旋加速器是不可能將電子的速度無限增大的。