En partikelaccelerator, även känd som en atomkrossare eller en partikelkolliderare, är en anordning som accelererar subatomära partiklar till höga hastigheter och upprätthåller dem i små, konsekventa strålar. Partikelacceleratorer har många applikationer i vanlig användning och i experimentell och teoretisk fysikforskning. Large Hadron Collider, den största partikelacceleratorn som fanns vid tiden för dess konstruktion, designades för att kollidera partiklar i hopp om att bryta isär dem och upptäcka den teoretiska Higgs-Boson-partikeln. Mycket mindre acceleratorer finns i form av katodstrålerör i enkla tv-apparater.
Katodstrålerör och röntgengeneratorer, som båda används av många människor dagligen, är båda exempel på lågenergipartikelacceleratorer. En TV med katodstrålerör har ett vakuumrör som innehåller en eller flera elektronkanoner och medel för att avleda elektronstrålen. Strålen avleds vid behov till en fluorescerande skärm, från vilken bilder emitteras. Röntgengeneratorer accelererar och kolliderar stora mängder röntgenstrålar med ett tungmetallmål; allt mellan generatorn och metallen kommer att förstärka mönstret av röntgenstrålar som träffar metallen. Läkare använder detta för att diagnostisera problem inuti människokroppen.
Partikelacceleratorer med högre effekt, såsom de som kan utlösa kärnreaktioner, används vanligtvis för vetenskapliga ändamål. En partikelaccelerator som används för fysikexperiment accelererar vanligtvis strömmar av subatomära partiklar i motsatta riktningar med hastigheter nära ljusets hastighet. De manipulerar och kolliderar sedan med dessa strålar; partiklarna som utgör strålarna slår mot varandra och går isär. Fysiker använder speciella detektorer för att analysera de nedbrutna partiklarna och letar efter ännu mindre partiklar. Varje ny partikel som upptäckts av fysiker ger en värld av insikt om all materias natur och sammansättning.
Många experimentella partikelkolliderare, särskilt Large Hadron Collider, har orsakat oro bland vissa fysiker om risken som sådana anordningar utgör, inte bara för de inblandade forskarna utan för jorden som helhet. Vissa matematiska teorier visar möjligheten att en partikelaccelerator med hög effekt kan orsaka bildandet av svarta miniatyrhål. De flesta fysiker är dock överens om att dessa mikrosvarta hål, om de produceras, skulle utgöra ett litet eller inget hot eftersom de antingen skulle försvinna till ofarlig Hawking-strålning eller växa för långsamt för att utgöra någon form av rimlig fara.
En partikelaccelerator kan för vissa tyckas vara ett lite primitivt verktyg, som påminner om grottmänniskor som slår ihop stenar för att ta reda på vad som finns inuti. Den vetenskapliga kunskapen från sådana anordningar är dock enorm och kommer sannolikt att fortsätta att vara det när partikelacceleratorer blir mer och mer kraftfulla. Elektronen upptäcktes till exempel genom användningen av ett katodstrålerör. Vissa teoretiserar att Higgs-Boson-partikeln, om den upptäcks, kan ge nyckeln till en mycket större förståelse av den fysiska världen som helhet.