根据经典电磁理论，带电粒子有加速度就会辐射电磁波，电磁波的分布在与加速度垂直的方向上最多，且对称分布。美国劳伦斯发明了回旋加速器

根据经典电磁理论，带电粒子有加速度就会辐射电磁波，电磁波的分布在与加速度垂直的方向上最多，且对称分布。美国劳伦斯发明了回旋加速器（因此获得了诺贝尔奖）不久，这种加速器的缺点就暴露无遗。由相对论可知，粒子质量会随速度增大而增大，接近光速时趋向无穷。因此回旋加速器只能将质子加速到几十MeV，有人因此发明了同步回旋加速器（同步辐射因此而得名），依据质量的增大规律设计电路使得频率与质量增大同步进行，保证粒子有稳定的轨道。应用这种方法将质子加速到了100GeV，似乎理论上可以将质子加速到任意高的能量，然而问题出现了。经典电磁理论认为在圆轨道上的带电粒子会在速度正向和反向对称的辐射电磁波，然而相对论表明，这只是低速近似，在接近光速时，粒子向正向辐射电磁波的能量趋向无穷大，而反向则侧趋向零。也就是说加速的粒子向前发射光子，由于反冲作用使之难以进一步加速。这种辐射就是同步辐射。粒子物理学家们为此伤透了脑筋，想尽了各种办法也没有解决这种他们眼中的“废能”，终于放弃了各种尝试而改建几十公里长的直线加速器。然而光学家们却忽然意识到，同步辐射是一种比激光还要好的新型光源。