粒子加速器是用人工方法产生高速带电粒子的装置。是探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具，
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| 粒子加速器 |
在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面也都有重要而广泛的实际应用。自卢瑟福1919年用天然放射性元素放射出来的阿尔法射线轰击氮原子首次实现了元素的人工转变以后，物理学家就认识到要想认识原子核，必须用高速粒子来变革原子核。 天然放射性提供的粒子能量有限，只有几兆电子伏特（MeV），天然的宇宙射线中粒子的能量虽然很高，但是粒子流极为微弱，例如能量为10^14电子伏特（eV）的粒子每小时在1平方米的面积上平均只降临一个，而且无法支配宇宙射线中粒子的种类、数量和能量，难于开展研究工作。因此为了开展有预期目标的实验研究，几十年来人们研制和建造了多种粒子加速器，性能不断提高。
粒子加速器有三个基本组成部分：1.粒子源，如电子枪、离子源、极化粒子源等，用以提供所需加速的各种粒子；2.真空加速系统，一个装有加速结构的真空室，如加速管、加速腔等，用以向粒子施加一定形态的加速电场，并使粒子在不受空气分子散射的条件下加速；3.导引、聚焦系统，包括电磁透镜、主导磁场等，应用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场加速。
多数加速器还设有由若干弯转磁铁和电磁四极透镜等组成的束流输运系统，用以在源和加速器之间、加速器和靶之间，或当多个加速器串接工作时，在加速器之间输运所需的粒子束。此外，为了保证加速器的稳定运行，通常还设有电磁场的稳定控制设备，束流诊断和监测设备以及各种供电和操作设备。
在直线加速器中，粒子沿加速管道运行并不断增加速度，从而获得高速粒子。在加速管道的外部，套有许多的电磁线圈。由于通电螺线管内部具有磁场，也即，具有沿同一个方向递进的磁力线能量。
据统一场理论，粒子不仅仅是一个个极其微小的物质体，而且是一个个具有磁矩的、体积极其极其微小的能量体。其磁矩磁力线从粒子的北极射出后，回到南极而输入。在粒子内部，磁矩磁力线从南极流向北极。
在两个磁体之间，由于彼此磁力线具有“同极相斥、异极相吸”作用特性，以及磁力线的可重组和共享特性。因此，当粒子处于一个尺度较长的、强度很大的磁场磁力线的内部之际，比如在直线加速器中，其从北极射出的微弱磁矩磁力线能量，必将与加速器中那个强大的磁场磁力线合并而重组且共享，那个强大的磁场磁力线的其中一束又必然从该粒子的南极输入。
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| 粒子加速器 |
因此，在这个粒子的外部空间，就不会再有从自身北极射出并立即向南极折返的磁矩磁力线，只有与加速器的强大磁力线相共享的磁力线从粒子的南极穿进、从北极穿出，使得粒子犹如一个套在螺杆上的螺母。
当加速器的电场加强，则意味其中的磁力线的加强，也即是磁力线螺旋速度的加快。所以，外套于这个螺旋速度加快步伐的磁力线之上的粒子，必然加速不待。 因此，粒子的加速速度与加速器的电磁场具有成正比之规律性特征。