تعریفی کلی که از یک شتاب دهنده می توان ارایه داد این است که چیزی است که باعث می شود چیز دیگری سریع تر حرکت کند. چوب بیس بال یک شتاب دهنده است زیرا باعث می شود توپ بیس بال سریع تر برود.
در جهان فیزیک، «شتاب دهنده» معنای مشخص تری دارد. در فیزیک شتاب دهنده ها دسته کاملی از ماشین آلاتند که به اتم ها و یا اغلب قطعاتی از اتم ها شتاب می دهند تا به سرعت های خیلی بالا برسند. در فیزیک ذرات از ماشین هایی استفاده می شود تا ذرات زیر اتمی به اتم های دیگر شلیک شوند. این کار کمک می کند تا دانشمندان درباره آنچه در داخل یک اتم می گذرد چیزهایی بیاموزند.
شتاب دهنده ها برای کاری خیلی بیشتر از تحقیقات مورد استفاده قرار می گیرند و استفاده از آنها بسیار متداول تر از آن چیزی است که بیشتر افراد فکر می کنند. اندازه شتاب دهنده ها هم با هم بسیار متفاوت اند. از شتاب دهنده ای به قطر 8.5 کیلومتر (برخورد دهنده بزرگ الکترون پوزیترون یا LEP واقع در سرن در ژنو، سوئیس) شروع می شود تا آنهایی که به قدری کوچکند که در دست ما جا می شوند.
شتاب دهنده های ذرات در اطراف ما و حتی در داخل خانه هایمان یافت می شوند. آیا می دانید که دستگاه تلویزیون شتاب دهنده های الکترونی کوچکی دارد؟ در داخل صفحه نمایش تلویزیون نقطه های کوچک ساخته شده از فسفر وجود دارد. شتاب دهنده جریانی از الکترون ها را شلیک می کند و الکترون ها را با آهن ربا (مغناطیس) بر روی نقاط فسفر هدایت می کند.
این فرایند نقاط را همزمان روشن می کند. از آنجایی که کل فرایند سریع تر از آن چیزی که چشم ما می تواند تشخیص دهد رخ می دهد، مغز نقاط را در داخل یک تصویر مخلوط می کند.
در حال حاضر ماشین های اشعه X، نظیر آنهایی که ممکن است در مطب دندانپزشکی دیده باشید، به طور معمول به اندازه یک کتابند. در داخل آنها تعداد زیادی شتاب دهنده الکترون ریز وجود دارد.
این نوع خاص از شتاب دهنده ها، الکترون ها را به سمت یک هدف فلز سنگین شلیک می کنند. الکترون ها به هدف برخورد می کنند و باعث می شوند جریانی از اشعه ایکس خارج شود. اشعه ایکس سپس به میان دندان های ما می رود و داخل دهان ما در فیلم به نمایش در می آید.
شتاب دهنده ها در کارهای پزشکی و صنعتی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، اتصالات جوش داده شده در لوله ها که در برنامه های حیاتی مورد استفاده قرار می گیرند اغلب اشعه ایکسی هستند تا اطمینان حاصل شود هیچ گونه عیب و نقص و خطری وجود ندارد.
برای این که آنها اشعه ایکسی شوند، اتصال در فیلم اشعه ایکس پیچیده می شود و یک اسلحه شتاب دهنده/ اشعه ایکس از طریق جوش تابانده می شود که در فیلم به نمایش در می آید. این فرایند بسیار امن تر از فرایندهای قدیمی است. در گذشته، تکه ای از ماده رادیواکتیو در داخل لوله قرار داده می شد تا در فیلم به نمایش درآید. امروزه می توان با استفاده از یک شتاب دهنده به عنوان منبع اشعه ایکس شتاب دهنده را خاموش کرد و همه تشعشع را متوقف کرد. این موضوع در زمینه پرتو درمانی برای سرطان هم صدق می کند.
شتاب دهنده ها برای تحقیقات در زمینه مواد مختلف هم مورد استفاده قرار می گیرند.