本书为“十三五”国家重点图书出版规划项目“核能与核技术出版工程·先进粒子加速器系列”之一，服务于我国和世界未来高能粒子对撞机的设计、研究与建设的专业人群。主要内容包括高能粒子对撞机发展历史、高能粒子对撞机及加速器理论基础、高能粒子对撞机及加速器关键物理问题、高能粒子对撞机系统设计理论与方法、高能粒子对撞机的未来发展展望等。对于已经有一定经验的专业研究人员，本书所包含的新研究成果与方法会成为其在专业上必不可少的高水平的重要参考书之一；对于新进入该领域的读者，本书可以使其很快了解和掌握高能粒子对撞机及加速器相关前沿领域的新成果，获得理论和实际研究能力的大幅提升。
高能粒子对撞机是粒子物理研究和探索宇宙深层次物质结构的最为重要的研究工具。高能粒子对撞机是一个复杂的加速器系统，由各种加速器构成。对撞机加速器主要由直线加速器和环形加速器构成。对撞机加速器物理涉及直线加速器物理和环形加速器物理，相关加速器物理既涉及单粒子及多粒子运动规律，又涉及加速器结构中电磁场及带电粒子与加速器结构之间的相互作用。对撞机加速器物理的特殊性在于需要研究相互对撞的粒子束中粒子的运动规律。描述对撞机加速器系统中的带电粒子运动的哈密顿量既包含线性部分又包含非线性部分，既包含非周期运动又包含周期运动，在这样复杂的单体和多体动力学系统中既存在稳定运动也存在不稳定运动和混沌运动。因此，对撞机加速器物理属于加速器科学，研究和把握带电粒子运动的物理规律需要建立一系列相关动力学理论和解析公式，需要采用相关程序进行数值计算研究。然而，对撞机加速器物理的核心还是相关的加速器理论，这个是对撞机优化设计的基础，也是采用程序进行数值计算，理解数值计算结果，进而与实验进行比较验证的基础。
然而，自对撞机发明至今，尽管很多现象在实验上得以发现，并在数值计算中得以确认，但是很多关键的加速器结构理论问题、加速器粒子动力学问题、对撞束流的相互作用问题以及对撞机系统的优化设计问题等均没有得到深入有效的研究。即使在加速器物理研究的很多领域已经取得了重要成果，但是这些前沿知识只是停留在分散发表的文献中，没有得到系统的、教科书式的广泛和有效的宣传，使这些研究成果没有及时得到应用，这个现状令人有些遗憾。一直以来笔者就有为改变上述现状写一本专著的想法，主要是想尽可能全面深入地回答上述问题，为本领域的研究人员和学生提供一个可以借鉴的思路、理论和解析计算方法。
高杰，中科院高能物理研究所研究员、博导，中科院“百人计划” 入选者，国家杰出青年科学基金获得者；长期从事高能粒子对撞机加速器物理与技术，曾在中科院高能物理研究所建成了中国及亚洲第一台微波电子枪系统，建立了一系列国际先进水平的开创性理论及方法，不少方法在国际上都以他的名字命名；兼任亚洲直线对撞机指导委员会主席， CEPC加速器负责人，全国政协委员。
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