Un fascicul de particule este un fascicul de particule accelerate, de obicei particule încărcate (ioni). Aplicațiile din viața reală ale unui fascicul de particule includ acceleratorii de particule („spărgătoare de atomi”), în fizica plasmei, televizoare cu tub catodic, afișaje de computer și în terapiile pentru cancer. După o scurtă rafală de cercetări asupra armelor cu fascicul de particule în anii 1980, astfel de investigații au fost în mare parte abandonate, laserele și alte arme cu energie dirijată atragând atenția și dolarii cercetării în zilele noastre. Un exemplu natural de fascicul de particule ar fi fulgerul, unde electronii fac un salt de la norii încărcați negativ la pământul neutru.
Cele mai multe tipuri de fascicul de particule constau din particule încărcate, cum ar fi protoni sau electroni, deoarece particulele încărcate sunt ușor de accelerat folosind magneți. Majoritatea fasciculelor de particule sunt create prin trecerea unui flux de particule printr-o serie de dispozitive, fiecare dintre acestea dând un mic ghiont fasciculului, până când acesta este accelerat la o viteză semnificativă. În unele acceleratoare de particule, această viteză poate fi de până la 99.999% din viteza luminii. Fasciculele de particule formate din electroni tind să fie cele mai rapide, deoarece aceste particule sunt de peste o mie de ori mai ușoare decât protonii și pot fi astfel accelerate cel mai ușor.
Deși termenul „fascicul de particule” are o senzație științifico-fantastică, fasciculele de particule se găsesc în toate televizoarele cu tub catodic. Chiar și toate cablurile electrice pot fi considerate a conține un fel de fascicul de particule de electroni, chiar dacă calea lor este rareori liniară. Într-un televizor cu tub catodic, un fascicul de particule este produs de un tun de electroni. Tunul de electroni trage electroni către un ecran fluorescent, care se aprinde ca răspuns la particulele care intră, producând o imagine.
O utilizare inovatoare a fasciculelor de particule este în terapia cu radiații, unde un fascicul de particule este direcționat pentru a ucide celulele canceroase. Dezavantajul acestei abordări este deteriorarea celulelor sănătoase și riscul expunerii excesive la radiații. Mecanismul de acțiune este radiația care dăunează ADN-ului celulelor maligne, făcându-le incapabile de auto-reproducere. O provocare în acest tip de radioterapie este formarea de tumori cu oxigen scăzut – tumori care depășesc aportul de sânge. Tumorile cu niveluri ridicate de oxigen sunt ideale pentru radioterapie, deoarece bombardarea țesutului oxigenat cu radiații eliberează numeroși radicali liberi care provoacă leziuni secundare celulelor canceroase.
Cele mai puternice fascicule de particule din lume sunt cele utilizate în cele mai mari acceleratoare de particule, cum ar fi Large Hadron Collider (LHC) de lângă Geneva, Elveția. Large Hadron Collider se află într-un tunel de 27 km (17 mi) în circumferință, până la 175 m (570 ft) sub pământ. La un cost de aproximativ 10 miliarde USD (dolari SUA), LHC este una dintre cele mai mari și mai scumpe mașini construite vreodată.