粒子加速器作為國(guó)之重器，在科技興國(guó)、創(chuàng)新發(fā)展中起著重要作用，已成為人類科技進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的裝備。粒子加速器的發(fā)展始于人類對(duì)原子核的探究。從誕生至今，粒子加速器幫助人類探索物質(zhì)世界并揭示了一個(gè)又一個(gè)自然奧秘，因而也被譽(yù)為科學(xué)發(fā)現(xiàn)之引擎，據(jù)統(tǒng)計(jì)，它對(duì)25項(xiàng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的工作做出了直接貢獻(xiàn)，基于儲(chǔ)存環(huán)加速器的同步輻射光源還直接支持了5項(xiàng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的實(shí)驗(yàn)工作。不僅如此，粒子加速器還與人類社會(huì)發(fā)展及大眾生活息息相關(guān)，因在核分析、輻照、無(wú)損檢測(cè)、放療和放射性藥物等方面優(yōu)勢(shì)突出，使其在醫(yī)療健康、環(huán)境與能源等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用并發(fā)揮著不可替代的重要作用。
　　1919年，英國(guó)科學(xué)家E.盧瑟福（E.Rutherford）用天然放射性元素放射出來(lái)的a粒子轟擊氮核，打出了質(zhì)子，實(shí)現(xiàn)了人類歷史上第一個(gè)人工核反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到，利用高能量粒子束轟擊原子核可以研究原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。隨著核物理與粒子物理研究的深入，天然的粒子源已不能滿足研究對(duì)粒子種類、能量、束流強(qiáng)度等提出的要求，研制人造高能粒子源——粒子加速器成為支撐進(jìn)一步研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重大前沿需求。20世紀(jì)30年代初，為將帶電粒子加速到高能量，靜電加速器、回旋加速器、倍壓加速器等應(yīng)運(yùn)而生。其中，美國(guó)科學(xué)家J.D.考克饒夫（J，D.Cockcroft）和愛(ài)爾蘭科學(xué)家E.T.S.瓦耳頓（E.T.S.Walton）成功建造了世界上第一臺(tái)直流高壓加速器；美國(guó)科學(xué)家R.J.范德格拉夫（R.J.van de Graaff）發(fā)明了采用另一種原理產(chǎn)生高壓的靜電加速器；在瑞典科學(xué)家G.伊辛（G.Ising）和德國(guó)科學(xué)家R.維德羅（R.Wideroe）分別獨(dú)立發(fā)明漂移管上加高頻電壓的直線加速器之后，美國(guó)科學(xué)家E.0.勞倫斯（E.0.Lawrence）研制成功世界上第一臺(tái)回旋加速器，并用它產(chǎn)生了人工放射性同位素和穩(wěn)定同位素，因此獲得1939年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
　　1945年，美國(guó)科學(xué)家E.M.麥克米倫（E.M.McMillan）和蘇聯(lián)科學(xué)家V.I.韋克斯勒（V.I.Veksler）分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了自動(dòng)穩(wěn)相原理；1950年代初期，美國(guó)工程師N.C.克里斯托菲洛斯（N.C.Christofilos）與美國(guó)科學(xué)家E.D.庫(kù)蘭特（E.D.Courant）、M.S.利文斯頓（M.S.Livingston）和H.S.施奈德（H.S.Schneider）發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)聚焦原理。這兩個(gè)重要原理的發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代高能加速器的物理基礎(chǔ)。另外，第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)展起來(lái)的雷達(dá)技術(shù)又推動(dòng)了射頻加速的跨越發(fā)展。自此，基于高壓、射頻、磁感應(yīng)電場(chǎng)加速的各種類型粒子加速器開始蓬勃發(fā)展，從直線加速器、環(huán)形加速器，到粒子對(duì)撞機(jī)，成為人類觀測(cè)微觀世界的重要工具，極大地提高了認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。人類利用電子加速器產(chǎn)生的同步輻射研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)過(guò)程，特別是解析原子分子的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，打開了了解微觀世界的一扇窗戶。
　　人類利用粒子加速器發(fā)現(xiàn)了絕大部分新的超鈾元素，合成了上千種新的人工放射性核素，發(fā)現(xiàn)了重子、介子、輕子和各種共振態(tài)粒子在內(nèi)的幾百種粒子。2012年7月，利用歐洲核子研究中心27公里周長(zhǎng)的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子——“上帝粒子”，讓40多年前的基本粒子預(yù)言成為現(xiàn)實(shí)，又一次展示了粒子加速器在科學(xué)研究中的超強(qiáng)力量。比利時(shí)物理學(xué)家F.恩格勒特（F.Englert）和英國(guó)物理學(xué)家P.W.希格斯（P.W.Higgs）因預(yù)言希格斯玻色子的存在而被授予2013年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
　　隨著粒子加速器的發(fā)展，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，除了應(yīng)用于物理、化學(xué)及生物等領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)研究外，還廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域，如輻照電纜、輻射消毒滅菌、高分子材料輻射改性、食品輻照保鮮、輻射育種、生產(chǎn)放射性藥物、腫瘤放射治療與影像診斷等。目前，全球僅作為放療應(yīng)用的醫(yī)用直線加速器就有近2萬(wàn)臺(tái)。
　　粒子加速器的研制及應(yīng)用屬于典型的高新科技，受到世界各發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視并將其放在國(guó)家戰(zhàn)略的高度予以優(yōu)先支持。粒子加速器的研制能力也是衡量一個(gè)國(guó)家綜合科技實(shí)力的重要標(biāo)志。我國(guó)的粒子加速器事業(yè)起步于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，我國(guó)的粒子加速器研究與應(yīng)用水平已步入國(guó)際先進(jìn)行列。