Ένας επιταχυντής σωματιδίων, επίσης γνωστός ως θρυμματιστής ατόμων ή επιταχυντής σωματιδίων, είναι μια συσκευή που επιταχύνει τα υποατομικά σωματίδια σε υψηλές ταχύτητες και τα διατηρεί σε μικρές, σταθερές δέσμες. Οι επιταχυντές σωματιδίων έχουν πολλές εφαρμογές στην κοινή χρήση και στην πειραματική και θεωρητική έρευνα της φυσικής. Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων που υπήρχε τη στιγμή της κατασκευής του, σχεδιάστηκε για να συγκρούεται σωματίδια με την ελπίδα να τα διασπάσει και να ανακαλύψει το θεωρητικό σωματίδιο Higgs-Boson. Πολύ μικρότεροι επιταχυντές υπάρχουν με τη μορφή καθοδικών λυχνιών σε απλές τηλεοράσεις.
Οι καθοδικοί σωλήνες και οι γεννήτριες ακτίνων Χ, που χρησιμοποιούνται από πολλούς ανθρώπους σε καθημερινή βάση, είναι και τα δύο παραδείγματα επιταχυντών σωματιδίων χαμηλής ενέργειας. Μια τηλεόραση καθοδικού σωλήνα έχει ένα σωλήνα κενού που περιέχει ένα ή περισσότερα πιστόλια ηλεκτρονίων και τα μέσα για την εκτροπή της δέσμης ηλεκτρονίων. Η δέσμη εκτρέπεται ανάλογα με τις ανάγκες σε μια οθόνη φθορισμού, από την οποία εκπέμπονται εικόνες. Οι γεννήτριες ακτίνων Χ επιταχύνουν και συγκρούονται μεγάλες ποσότητες ακτίνων Χ με στόχο βαρέων μετάλλων. οτιδήποτε βρίσκεται ανάμεσα στη γεννήτρια και το μέταλλο θα αυξήσει το σχέδιο των ακτίνων Χ που χτυπούν το μέταλλο. Οι επαγγελματίες του ιατρικού τομέα το χρησιμοποιούν για να διαγνώσουν προβλήματα στο εσωτερικό του ανθρώπινου σώματος.
Οι επιταχυντές σωματιδίων υψηλότερης ισχύος, όπως αυτοί που μπορούν να πυροδοτήσουν πυρηνικές αντιδράσεις, χρησιμοποιούνται γενικά για επιστημονικούς σκοπούς. Ένας επιταχυντής σωματιδίων που χρησιμοποιείται για πειράματα φυσικής συνήθως επιταχύνει ρεύματα υποατομικών σωματιδίων σε αντίθετες κατευθύνσεις με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Στη συνέχεια χειρίζονται και συγκρούονται αυτές τις ακτίνες. τα σωματίδια που συνθέτουν τις δοκούς συντρίβονται μεταξύ τους και διασπώνται. Οι φυσικοί χρησιμοποιούν ειδικούς ανιχνευτές για να αναλύσουν τα διασπασμένα σωματίδια, αναζητώντας ακόμη μικρότερα σωματίδια. Κάθε νέο σωματίδιο που ανακαλύπτεται από τους φυσικούς παρέχει μια ιδέα για τη φύση και τη σύνθεση όλης της ύλης.
Πολλοί πειραματικοί επιταχυντές σωματιδίων, ειδικά ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, έχουν προκαλέσει ανησυχία σε ορισμένους φυσικούς σχετικά με τον κίνδυνο που ενέχουν τέτοιες συσκευές όχι μόνο για τους εμπλεκόμενους επιστήμονες αλλά και για τη Γη συνολικά. Ορισμένες μαθηματικές θεωρίες δείχνουν την πιθανότητα ότι ένας επιταχυντής σωματιδίων υψηλής ισχύος θα μπορούσε να προκαλέσει το σχηματισμό μικροσκοπικών μαύρων τρυπών. Οι περισσότεροι φυσικοί, ωστόσο, συμφωνούν ότι αυτές οι μικρομαύρες τρύπες, εάν δημιουργηθούν, θα αποτελούσαν μικρή ή καθόλου απειλή, καθώς είτε θα διασκορπίζονταν σε αβλαβή ακτινοβολία Hawking είτε θα αναπτύσσονταν πολύ αργά για να παρουσιάσουν οποιοδήποτε είδος εύλογου κινδύνου.
Ένας επιταχυντής σωματιδίων μπορεί να φαίνεται σε κάποιους ως ένα κάπως πρωτόγονο εργαλείο, που θυμίζει ανθρώπους των σπηλαίων που χτυπούν πέτρες μεταξύ τους για να ανακαλύψουν τι υπάρχει μέσα. Η επιστημονική γνώση που αποκτάται από τέτοιες συσκευές, ωστόσο, είναι τεράστια και πιθανότατα θα συνεχίσει να είναι καθώς οι επιταχυντές σωματιδίων γίνονται όλο και πιο ισχυροί. Το ηλεκτρόνιο, για παράδειγμα, ανακαλύφθηκε μέσω της χρήσης ενός καθοδικού σωλήνα ακτίνων. Κάποιοι θεωρούν ότι το σωματίδιο Higgs-Boson, εάν ανακαλυφθεί, θα μπορούσε να προσφέρει το κλειδί για μια πολύ μεγαλύτερη κατανόηση του φυσικού κόσμου στο σύνολό του.