Si tratta di un acceleratore di particelle elementari cariche elettricamente (protoni, deuterioni e anche atomi di metalli pesanti ionizzati): queste, grazie all’aiuto di un campo magnetico, raggiungono velocità altissime, anche prossime a quella della luce. Lo scontro finale tra le particelle stesse accelerate, o contro “bersagli” studiati appositamente, permette di ottenere altri tipi di particelle e rilasci di energia il cui rilevamento e studio dà modo di approfondire le conoscenze della struttura fondamentale della materia e delle interazioni tra i suoi costituenti. Più nel dettaglio, nel ciclotrone la traiettoria delle particelle, che si trovano in una camera a vuoto, è incurvata da un campo magnetico costante e l’accelerazione è indotta da un campo elettrico alternato. Le particelle si muovono su orbite di diametro crescente via via che la loro velocità aumenta. Ma esistono altri acceleratori: il betatrone serve per la produzione di raggi X. Le particelle sono elettroni e l’accelerazione è ottenuta da un campo elettrico e da un campo magnetico variabile. Gli elettroni vengono iniettati in un tubo ad anello nel quale è stato praticato il vuoto quasi assoluto e dove sono mantenuti su un’orbita pressoché circolare dal campo magnetico. All’uscita dal betatrone gli elettroni possono avere un’energia di parecchie centinaia di MeV (mega-elettron-volt, cioè un miliardo di elettron-volt). Facendo collidere questo fascio di elettroni con un opportuno bersaglio si producono i raggi X. Il sincrotrone per elettroni (o elettrosincrotrone) e il sincrotrone per protoni (protosincrotone) accelerano rispettivamente elettroni e protoni. Utilizzano un campo magnetico variabile (per mantenere costanti le orbite delle particelle) e l’accelerazione è data da un campo elettrico alternato.
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