Un accelerator de particule este un dispozitiv fizic care utilizează câmpuri electrice pentru a accelera particulele încărcate la viteze imense, uneori fracțiuni semnificative din viteza luminii. Particulele obișnuite care pot fi găsite în acceleratoarele de particule includ protoni și electroni, blocurile de construcție ale atomului.
Un accelerator de particule este utilizat pentru a observa comportamentul particulelor mici la viteze și energii mari, precum și în scopuri mai cotidiene, cum ar fi generarea unui anumit tip de radiație electromagnetică. Acceleratorii de particule sunt adesea folosiți pentru a zdrobi particulele unele împotriva altora la viteze foarte mari, dezvăluind componentele lor mai fundamentale. Generatorul de raze X și televizorul sunt ambele exemple comune de acceleratoare de particule, cu același design de bază ca și verii lor mai mari, utilizate în experimentele de fizică de înaltă energie. Un accelerator de particule se încadrează în una din două categorii: circular sau liniar.
Într-un accelerator circular de particule, particulele sunt accelerate pe o cale circulară continuă. Avantajul acestui aranjament este că particula poate fi direcționată într-un cerc de multe ori, economisind hardware. Dezavantajul este că particulele din acceleratoarele circulare emit radiații electromagnetice, numite radiații sincrotron. Deoarece impulsul lor îi încurajează în mod constant să zboare pe o traiectorie tangențială la cerc, energia trebuie cheltuită în mod continuu pentru a-i menține pe calea circulară, ceea ce înseamnă că acceleratorii circulari de particule sunt mai puțin eficienți. La acceleratoarele mari, radiația sincrotronului este atât de intensă încât întregul accelerator trebuie îngropat sub pământ pentru a menține standardele de siguranță. Acceleratorul de particule Fermilab din Illinois are o cale circulară de 4 mile (6.43 km).
Acceleratoarele liniare trag particule în linie dreaptă la o țintă fixă. Tubul cu raze catodice din televizorul tău este un accelerator de particule cu energie scăzută, care trage fotoni în domeniul luminii vizibile către o placă de sticlă, ecran. Fluxul de fotoni este redirecționat în mod constant pentru a umple ecranul cu pixeli. Această redirecționare are loc suficient de rapid încât să percepem fluxul alternativ de fotoni ca o imagine continuă.
Acceleratoarele liniare de înaltă energie, sau linacs, sunt utilizați în aplicații de fizică. O serie de plăci, alternativ, atrage și respinge particulele încărcate care se mișcă prin ele, trăgând particulele înainte când nu au trecut încă și împingându-le după ce au trecut. În acest mod, câmpurile electrice alternative pot fi utilizate pentru a accelera fluxurile de particule la viteze și energii foarte mari. Fizicienii folosesc aceste acceleratoare pentru a simula condiții exotice, cum ar fi cele din centrul stelelor sau aproape de începutul universului. „Grădina zoologică de particule” descrisă de Modelul standard al fizicii particulelor a fost descoperită treptat în experimente cu acceleratorul de particule. Cel mai mare accelerator liniar de particule este Stanford Linear Accelerator cu o lungime de 2 mile (3.2 km).