Akselerator partikel, juga dikenal sebagai penghancur atom atau penumbuk partikel, adalah perangkat yang mempercepat partikel subatom ke kecepatan tinggi dan mempertahankannya dalam sinar kecil yang konsisten. Akselerator partikel memiliki banyak aplikasi yang umum digunakan dan dalam penelitian fisika eksperimental dan teoritis. Large Hadron Collider, akselerator partikel terbesar yang ada pada saat konstruksinya, dirancang untuk menumbuk partikel dengan harapan dapat memecahnya dan menemukan partikel Higgs-Boson teoretis. Akselerator yang jauh lebih kecil hadir dalam bentuk tabung sinar katoda di pesawat televisi sederhana.
Tabung sinar katoda dan generator sinar-X, keduanya digunakan oleh banyak orang setiap hari, keduanya merupakan contoh akselerator partikel berenergi rendah. Sebuah televisi tabung sinar katoda memiliki tabung vakum yang berisi satu atau lebih senjata elektron dan sarana untuk membelokkan berkas elektron. Sinar dibelokkan sesuai kebutuhan ke layar fluorescent, dari mana gambar dipancarkan. Generator sinar-X mempercepat dan menumbuk sinar-X dalam jumlah besar dengan target logam berat; apa pun di antara generator dan logam akan menambah pola sinar-x yang mengenai logam. Profesional medis menggunakan ini untuk mendiagnosis masalah di dalam tubuh manusia.
Akselerator partikel berdaya tinggi, seperti yang mampu memicu reaksi nuklir, umumnya digunakan untuk tujuan ilmiah. Sebuah akselerator partikel yang digunakan untuk eksperimen fisika biasanya mempercepat aliran partikel subatomik dalam arah yang berlawanan dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Mereka kemudian memanipulasi dan bertabrakan balok-balok ini; partikel-partikel yang membentuk balok-balok itu saling bertabrakan dan pecah. Fisikawan menggunakan detektor khusus untuk menganalisis partikel yang terurai, mencari partikel yang lebih kecil lagi. Setiap partikel baru yang ditemukan oleh fisikawan memberikan dunia wawasan tentang sifat dan susunan semua materi.
Banyak penumbuk partikel eksperimental, terutama Large Hadron Collider, telah menimbulkan kekhawatiran di antara beberapa fisikawan tentang risiko yang ditimbulkan oleh perangkat semacam itu tidak hanya bagi para ilmuwan yang terlibat tetapi juga bagi Bumi secara keseluruhan. Beberapa teori matematika menunjukkan kemungkinan bahwa akselerator partikel berdaya tinggi dapat menyebabkan pembentukan lubang hitam mini. Kebanyakan fisikawan, bagaimanapun, setuju bahwa lubang hitam mikro ini, jika diproduksi, akan menimbulkan sedikit atau tidak ada ancaman karena mereka akan menghilang menjadi radiasi Hawking yang tidak berbahaya atau tumbuh terlalu lambat untuk menimbulkan bahaya yang masuk akal.
Sebuah akselerator partikel mungkin tampak bagi sebagian orang sebagai alat yang agak primitif, mengingatkan pada manusia gua yang menghancurkan batu bersama-sama untuk mencari tahu apa yang ada di dalamnya. Namun, pengetahuan ilmiah yang diperoleh dari perangkat semacam itu sangat besar dan kemungkinan akan terus berlanjut seiring dengan semakin kuatnya akselerator partikel. Elektron, misalnya, ditemukan melalui penggunaan tabung sinar katoda. Beberapa berteori bahwa partikel Higgs-Boson, jika ditemukan, dapat memberikan kunci untuk pemahaman yang jauh lebih besar tentang dunia fisik secara keseluruhan.