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Zur Untersuchung von Elementarteilchen und ihren Wechselwirkungen untereinander sowie mit Stoffen nutzt man Teilchenbeschleuniger unterschiedlicher Bauart. Ziel ist es, Erkenntnisse über die Struktur der Materie im subatomaren Bereich zu gewinnen. Wichtige Arten von Beschleunigern sind Linearbeschleuniger, Zyklotrone, Synchronzyklotrone und Synchrotrone.
Dabei werden geladene Teilchen (Elektronen, Protonen, Ionen) durch elektrische Felder stark beschleunigt und als „Geschosse“ genutzt. Zusätzlich kann man sie durch magnetische Felder auf kreis- bzw. spiralförmigen Bahnen halten. Die Wechselwirkungen mit anderen Teilchen oder Stoffen werden registriert und ausgewertet. Untersuchungen mit Teilchenbeschleunigern haben in den letzten Jahrzehnten zu einer erheblichen Vertiefung der Erkenntnisse über die Struktur der Materie geführt.