粒子加速器作為國之重器，在科技興國、創(chuàng)新發(fā)展中起著重要作用，已成為人類科技進步和社會經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的裝備。粒子加速器的發(fā)展始于人類對原子核的探究。從誕生至今，粒子加速器幫助人類探索物質世界并揭示了一個又一個自然奧秘，因而也被譽為科學發(fā)現(xiàn)之引擎，據(jù)統(tǒng)計，它對25項諾貝爾物理學獎的工作做出了直接貢獻，基于儲存環(huán)加速器的同步輻射光源還直接支持了5項諾貝爾化學獎的實驗工作。不僅如此，粒子加速器還與人類社會發(fā)展及大眾生活息息相關，因在核分析、輻照、無損檢測、放療和放射性藥物等方面優(yōu)勢突出，使其在醫(yī)療健康、環(huán)境與能源等領域得以廣泛應用并發(fā)揮著不可替代的重要作用。
　　1919年，英國科學家E.盧瑟福（E.Rutherford）用天然放射性元素放射出來的a粒子轟擊氮核，打出了質子，實現(xiàn)了人類歷史上第一個人工核反應。這一發(fā)現(xiàn)使人們認識到，利用高能量粒子束轟擊原子核可以研究原子核的內部結構。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粒子種類、能量、束流強度等提出的要求，研制人造高能粒子源——粒子加速器成為支撐進一步研究物質結構的重大前沿需求。20世紀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、倍壓加速器等應運而生。其中，美國科學家J.D.考克饒夫（J，D.Cockcroft）和愛爾蘭科學家E.T.S.瓦耳頓（E.T.S.Walton）成功建造了世界上第一臺直流高壓加速器；美國科學家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；在瑞典科學家G.伊辛（G.Ising）和德國科學家R.維德羅（R.Wideroe）分別獨立發(fā)明漂移管上加高頻電壓的直線加速器之后，美國科學家E.0.勞倫斯（E.0.Lawrence）研制成功世界上第一臺回旋加速器，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年的諾貝爾物理學獎。
　　1945年，美國科學家E.M.麥克米倫（E.M.McMillan）和蘇聯(lián)科學家V.I.韋克斯勒（V.I.Veksler）分別獨立發(fā)現(xiàn)了自動穩(wěn)相原理；1950年代初期，美國工程師N.C.克里斯托菲洛斯（N.C.Christofilos）與美國科學家E.D.庫蘭特（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)了強聚焦原理。這兩個重要原理的發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代高能加速器的物理基礎。另外，第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)展起來的雷達技術又推動了射頻加速的跨越發(fā)展。自此，基于高壓、射頻、磁感應電場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，到粒子對撞機，成為人類觀測微觀世界的重要工具，極大地提高了認識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的內部結構和動態(tài)過程，特別是解析原子分子的結構和工作機制，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公里周長的大型強子對撞機，物理學家發(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言成為現(xiàn)實，又一次展示了粒子加速器在科學研究中的超強力量。比利時物理學家F.恩格勒特（F.Englert）和英國物理學家P.W.希格斯（P.W.Higgs）因預言希格斯玻色子的存在而被授予2013年度的諾貝爾物理學獎。
　　隨著粒子加速器的發(fā)展，其應用范圍不斷擴展，除了應用于物理、化學及生物等領域的基礎科學研究外，還廣泛應用在工農業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、材料科學、生命科學、國防等各個領域，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，全球僅作為放療應用的醫(yī)用直線加速器就有近2萬臺。
　　粒子加速器的研制及應用屬于典型的高新科技，受到世界各發(fā)達國家的高度重視并將其放在國家戰(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國家綜合科技實力的重要標志。我國的粒子加速器事業(yè)起步于20世紀50年代，經(jīng)過60多年的發(fā)展，我國的粒子加速器研究與應用水平已步入國際先進行列。