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Ein Teilchenbeschleuniger ist ein Gerät, in dem geladene Teilchen (z.B. Elementarteilchen, Atomkerne oder ionisierte Atome, Moleküle und Molekülbruchstücke) durch elektrische Felder auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden.
Teilchenbeschleuniger zählen zu den größten und teuersten in der Physik verwendeten Vorrichtungen, mit denen man Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten bringt. Im Wesentlichen bestehen diese Anlagen aus drei Teilen: einer Quelle zur Freisetzung von Elementarteilchen oder Ionen, einer weitgehend evakuierten röhrenförmigen Bahn, in der sich die Teilchen frei bewegen können, und einer Einheit zum Beschleunigen der Teilchen. Üblicherweise sind Teilchenbeschleuniger mit anderen Einrichtungen wie z. B. Teilchendetektoren (Nachweisgerät für Teilchen) gekoppelt.
Geladene Teilchen lassen sich mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes beschleunigen. Das gelingt beispielsweise durch eine hohe Potentialdifferenz zwischen Elektroden, die an den Enden der evakuierten Röhre angebracht werden. Auf diese Weise gelang es beispielsweise den englischen Wissenschaftlern John D. Cockcroft[1] und Ernest Walten[2], Protonen auf Energien von 250 000 Elektronenvolt (eV) zu beschleunigen. Der so genannte Van-de-Graaff-Generator lässt sich auch als Teilchenbeschleuniger einsetzen. Diese Vorrichtung arbeitet mit Hilfe der Elektrostatik. Zwischen zwei Elektroden wird durch Ladungstrennung an einem bewegten Riemen eine Potentialdifferenz erzeugt. Dadurch können Teilchen bis auf Energien von zehn Megaelektronenvolt (zehn Millionen Elektronenvolt) gebracht werden.
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