Siklotron adalah jenis akselerator partikel yang menggunakan medan magnet konstan dan medan listrik bolak-balik untuk mempercepat partikel dalam gerakan spiral. Jenis akselerator partikel ini termasuk yang pertama dirancang dan memiliki beberapa keunggulan dibandingkan akselerator linier awal, seperti persyaratan ukuran yang lebih kecil. Sementara kemajuan teknologi telah memungkinkan jenis akselerator partikel yang lebih kompleks, masih ada beberapa kegunaan siklotron di sejumlah bidang yang berbeda. Siklotron masih dapat digunakan dalam eksperimen fisika, terutama sebagai bagian awal dari akselerator multi-tahap.
Dikembangkan pada tahun 1932, siklotron adalah akselerator partikel yang menggunakan gerakan melingkar, biasanya dalam spiral yang tumbuh ke luar, untuk mempercepat partikel untuk sejumlah kegunaan yang berbeda. Percepatan partikel biasanya membutuhkan jarak yang cukup jauh untuk memungkinkan partikel mencapai kecepatan yang cukup untuk digunakan dalam eksperimen. Desain siklotron, bagaimanapun, memungkinkan akselerator yang lebih kecil untuk digunakan dengan efek yang besar, karena partikel bergerak dalam gerakan melingkar dan menempuh jarak yang sangat jauh tanpa memerlukan koridor lurus yang panjang untuk dilalui.
Siklotron pada dasarnya bekerja dengan memanfaatkan sepasang elektroda bertenaga tinggi, masing-masing berbentuk seperti “D” dengan sisi datar satu sama lain, untuk membuat bentuk lingkaran yang lengkap. Dimulai dari pusat lingkaran, sebuah partikel mulai menjauh dari pusat, tetapi dengan menggunakan gaya tarik-menarik dan gaya tolak-menolak, partikel itu malah ditarik menjadi gerakan melingkar. Dioda saling mengisi di antara mereka sehingga partikel dipercepat menuju satu, kemudian melengkung ketika didorong menjauh oleh yang satu dan tertarik ke arah yang lain, kemudian melanjutkan pola antara dua elektroda. Ini akan menciptakan gerakan melingkar sempurna jika dibiarkan saja, tetapi medan magnet dibuat antara dua dioda, yang tegak lurus terhadap gerakan melingkar partikel.
Medan magnet ini sedikit menggeser gerakan partikel, sehingga setiap kali melewati antara dua elektroda itu bergerak agak menjauh dari pusat lingkaran. Dengan menggerakkan partikel sedikit ke luar, jalur yang dibutuhkan selama percepatan menjadi spiral yang tumbuh ke luar daripada lingkaran. Hal ini memungkinkan partikel untuk pada akhirnya menyerang area target di bagian dalam unit penahanan, di mana kemudian dapat diarahkan untuk studi atau penggunaan lebih lanjut.
Salah satu kelemahan utama siklotron adalah bahwa area target hanya dapat digunakan untuk partikel yang bergerak dengan kecepatan yang dapat dihitung dengan benar menggunakan fisika Newton. Kecepatan yang lebih tinggi akan menyebabkan efek relativistik terjadi, dan target tidak akan dipukul dengan benar, yang berarti siklotron biasanya tidak dapat menghasilkan tingkat akselerasi yang dapat dilakukan oleh akselerator linier yang lebih baru. Siklotron isokron telah dikembangkan, bagaimanapun, yang dapat mengkompensasi perubahan relativistik pada partikel, dan bisa sangat efektif.