冰川之景壮丽、神奇，世界上有不少冰川久负盛名，吸引着大批游客前去探险、观赏。地球上现存的冰川主要分布在南极、北极和中、低纬度的高山区。只是很不幸，随着全球气候变暖，冰川的面积、体积明显减少，有的甚至发生大规模塌陷或融化消失。
一般人并不了解：在漫长的历史变迁中，地球表面的大片区域曾数次被巨大的冰川覆盖，随着地球气候、地质环境的变化，冰川也在变化着、移动着。科学家们意识到冰川变化移动的行踪里蕴含着对人类研究地球发展史有极为重要意义的信息。冰川的行踪问题被关注已有200年了，只是有些谜题多年来一直未能得到圆满的解释。近些年，在某种技术的帮助下，冰川的行踪之谜终于被揭开了，这个谜究竟是怎么揭开的呢？
地质学家们说，是粒子加速器帮助他们了解了冰川行踪的真相。地球表面覆盖有大规模冰川的地质时期称为冰期，地球地质史上曾发生过多次大冰期，最近的一次大冰期称为“第四纪冰期”，约从距今200多万年前开始直到现在。第四纪冰期的初期，规模巨大的冰川覆盖了地球北部的大部分地区。
由于气候变化，冰川在经历寒冷和变暖的交替中有过多次大规模的进退，冰川的移动不仅引起地球地貌的改变，同时还会引起海平面的变化、水系和水文条件的变化、气候的变化、生物的灭绝及变迁等，对整个地球的环境变化有很大影响。
正因冰川的行踪蕴含着丰富的地质信息，地质学家们对冰川移动的时间以及路径的变化十分感兴趣，追踪冰期中冰川的移动信息对研究地球的历史、了解近几十万年以来地球的气候变化、人类生存环境的演变具有极高的研究价值。近200年来，地质学家们对冰期中冰川移动的研究并非一帆风顺。他们为理解冰期变化的周期，了解全球气候波动的地理分布并确定时间年表，想方设法用各种技术手段研究着冰川的行踪。
近些年来，地质学家们得以使用了一项最新的技术，他们得到的新结果令人十分意外：18000年前的爱尔兰冰川要比原先测算分析的面积要大得多，不仅完全覆盖了整个爱尔兰，并且还延伸到离岸很远的地方。这是一项什么样的神奇技术呢？为地质事件确定年代在地球发展史的研究中极为重要，科学家们一直在探索能准确地进行地质定年的技术手段。
20世纪50年代中期，美国布鲁克海文国家实验室的雷蒙德·戴维斯与研究产生宇宙环境背景辐射的奥利弗·谢弗合作提出了一个用“宇宙成因核素”可以较准确地进行地质定年的思路。
随着地质学、考古学等研究的发展，对长寿命宇宙成因核素测量的需求越来越迫切，而当时用以进行宇宙成因核素测量的质谱测量法及衰变计数法灵敏度不够高，相关领域的科学家们始终期待着更新的技术手段。
1977年，美国加州大学伯克利分校的理查德·穆勒提出了一个提高宇宙成因核素测年法灵敏度的新方法——用回旋加速器来探测长寿命宇宙成因核素。而差不多就在穆勒提出建议的同时，美国罗切斯特大学的研究团队提出了用串列加速器测量14C的计划。
加速器质谱技术是基于粒子加速器和粒子探测技术的一种高能质谱测量，大多数加速器质谱技术所用的粒子加速器为串列加速器。它克服了传统质谱测量技术中的一些限制，具有极高的同位素丰度灵敏度。普通质谱测量的丰度灵敏度最高为10-8，而加速器质谱测量则达到了10-16，且样品用量少、所需测量时间短，迅速成为一种具有强大优势的新技术手段。
加速器质谱技术出现之后，宇宙成因核素测年法的精度大大提高，这引起了地质学界的广泛关注，冰川行踪的研究有了获得突破的机会。当冰川厚厚的冰层覆盖大地时巨大的岩石被困在冰下，冰层阻挡了宇宙射线对岩石的攻击。冰川消退的过程中有时会将一些巨石从地层深处推到地面，一旦巨石暴露出来，来自宇宙的射线就开始与岩石内的原子相互作用，迅速产生宇宙成因核素的稀有同位素。
为了确定某块巨石是在何时被露出地面的，地质学家们用锤子、凿子，或者用石锯和小型爆炸装置，设法从巨石上弄下一块柚子大小的岩石样品带回实验室。他们将样品细细研磨后提取出某种特定的核素，然后再向样品中的原子中加入一个额外的电子形成带负电荷的元素或分子离子。这些离子被送入加速器加速后再轰击薄的金属箔或气体，剥离它们的电子并摧毁剩余的分子，然后再进入粒子计数探测器。
通过统计不稳定原子与稳定原子的比值，即可揭示宇宙成因核素的数量。根据样品中宇宙成因核素的含量，即可较准确地推算出冰川推出巨石的时间。
美国能源部的《Symmetry》期刊在“用粒子加速器追踪冰川”一文中介绍了弗雷德•菲利普斯等地质学家用加速器质谱技术对冰川行踪研究的进展。菲利普斯是美国新墨西哥州矿业与技术学院的冰川运动年代测定专家。由于他在水文、地球化学和地质学之间的相互作用，特别是宇宙成因同位素和地表暴露年龄之间的相互作用方面开创了跨学科的工作，曾多次获得国家和国际的奖项，并于2007年被授予美国科学促进会研究员的荣誉称号。
正因加速器质谱技术所具有的高灵敏度、小样本量、快速样品制备等优势，地质学家们对用原有测年方法获得的某些同位素的基准数据进行了重新测定，纠正了原有各种测年方法存在的误差问题，在地质测年精度方面取得了重要突破。根据加速器质谱技术的数据测算，地球的年龄比此前测算的减少了约70万年。新的测年标准为地球诞生、大陆及矿床形成、生物演化以及气候变迁等在内的种种地质过程列出了更为精确的时间表。
近些年，不少地质学家忙于深入研究地球南极西部的冰川行踪。这片冰川正处于缓慢崩塌的状态，而这片冰川的崩塌很可能会引起海平面的大幅度上升，还会改变海洋循环和气候模式，引起干旱和严重的风暴，这些对地球来说都将是毁灭性的灾难。只有深刻了解历史上冰川的行踪才能更好地预见未来，才能研究出应对的办法，加速器质谱技术将在这项研究中起至关重要的作用。
纵观历史，加速器质谱技术的发展大致经历了以下几个阶段：20世纪70年代末至80代末，大部分加速器质谱装置是在核物理实验研究的粒子加速器基础上改造而成的，拥有大型粒子加速器的核物理实验室均配置了从事加速器质谱研究的束线管道，可以测量的核素类型也大大扩展。
20世纪90年代初至21世纪初，由于考古、地质、环境等学科研究的发展，非专用装置无法满足用户的需求，加速器质谱测量的专用装置逐渐商品化，有些专用于10Be、14C、26Al、36Cl等宇宙成因核素的测量，有些则为海洋学或药物学等某个研究领域专用。
近10年来，加速器质谱测量装置加快向紧凑化、小型化、标准化发展，并在测量精度、灵敏度、测量效率等方面有很大提高，可测的宇宙成因核素不断增加，同时还做到了耗电量低、成本低、维护方便，为更广泛的应用奠定了坚实的基础。
加速器质谱技术是随着粒子加速器技术的发展而崛起的，在地球科学领域的应用涉及地质、考古、水文、海洋、冰川、气候、地磁等多个学科，在环境科学领域可用于城市污染监测及核污染监测、全球环境气候变化等。除此之外，加速器质谱技术还在辐射防护、核安全、核废料、放射生态学、生物医学、毒理学和药理学、材料学、植物学、营养学等领域取得了重要研究成果。这是粒子加速器技术对世界科技发展作出的又一重要贡献！