Berkas partikel adalah berkas partikel yang dipercepat, biasanya partikel bermuatan (ion). Aplikasi kehidupan nyata dari berkas partikel termasuk akselerator partikel (“penghancur atom”), dalam fisika plasma, televisi tabung sinar katoda, tampilan komputer, dan dalam terapi kanker. Setelah penelitian singkat tentang persenjataan sinar partikel pada 1980-an, penyelidikan semacam itu sebagian besar dibatalkan, dengan laser dan senjata energi terarah lainnya mendapatkan perhatian dan dolar penelitian saat ini. Contoh alami dari berkas partikel adalah petir, di mana elektron melompat dari awan bermuatan negatif ke tanah netral.
Sebagian besar jenis berkas partikel terdiri dari partikel bermuatan seperti proton atau elektron, karena partikel bermuatan mudah dipercepat dengan menggunakan magnet. Sebagian besar berkas partikel dibuat dengan menjalankan aliran partikel melalui serangkaian perangkat, yang masing-masing memberikan sedikit dorongan ke berkas, hingga dipercepat ke kecepatan yang signifikan. Dalam beberapa akselerator partikel, kecepatan ini bisa mencapai 99.999% dari kecepatan cahaya. Balok partikel yang terdiri dari elektron cenderung menjadi yang tercepat, karena partikel ini lebih dari seribu kali lebih ringan daripada proton dan dengan demikian dapat dipercepat dengan paling mudah.
Meskipun istilah “berkas partikel” memiliki nuansa fiksi ilmiah, berkas partikel ditemukan di semua televisi tabung sinar katoda. Bahkan semua kabel listrik dapat dianggap mengandung semacam berkas partikel elektron, meskipun jalurnya jarang linier. Dalam televisi tabung sinar katoda, berkas partikel dihasilkan oleh senjata elektron. Pistol elektron menembakkan elektron ke layar fluoresen, yang menyala sebagai respons terhadap partikel yang masuk, menghasilkan gambar.
Salah satu penggunaan sinar partikel yang inovatif adalah dalam terapi radiasi, di mana sinar partikel diarahkan untuk membunuh sel kanker. Kelemahan dari pendekatan ini adalah kerusakan sel-sel sehat dan risiko paparan radiasi berlebih. Mekanisme kerjanya adalah radiasi yang merusak DNA sel-sel ganas, menyebabkan mereka tidak mampu bereproduksi sendiri. Salah satu tantangan dalam jenis terapi radiasi ini adalah pembentukan tumor rendah oksigen – tumor yang melebihi suplai darah mereka. Tumor dengan tingkat oksigen yang tinggi sangat ideal untuk terapi radiasi, karena membombardir jaringan beroksigen dengan radiasi melepaskan banyak radikal bebas yang menyebabkan kerusakan sekunder pada sel kanker.
Balok partikel paling kuat di dunia adalah yang digunakan dalam akselerator partikel terbesar, seperti Large Hadron Collider (LHC) di dekat Jenewa, Swiss. Large Hadron Collider terletak di sebuah terowongan sepanjang 27 km (17 mil), sejauh 175 m (570 kaki) di bawah tanah. Dengan biaya sekitar $10 miliar USD (Dolar AS), LHC adalah salah satu mesin terbesar dan termahal yang pernah dibuat.