Un haz de partículas es una corriente de partículas cargadas o neutras . En los aceleradores de partículas, estas partículas pueden moverse con una velocidad cercana a la velocidad de la luz . Existe una diferencia entre la creación y el control de haces de partículas cargadas y haces de partículas neutras, ya que solo el primer tipo puede ser manipulado en medida suficiente por dispositivos basados en el electromagnetismo . La manipulación y el diagnóstico de haces de partículas cargadas a altas energías cinéticas utilizando aceleradores de partículas son temas principales de la física de aceleradores .
Las partículas cargadas , como electrones , positrones y protones , pueden separarse de su entorno común. Esto puede lograrse, por ejemplo , mediante emisión termoiónica o descarga de arco . Los siguientes dispositivos se utilizan comúnmente como fuentes de haces de partículas:
Los haces cargados pueden acelerarse aún más mediante el uso de cavidades de microondas de alta resonancia, a veces también superconductoras . Estos dispositivos aceleran partículas por interacción con un campo electromagnético . Dado que la longitud de onda de los dispositivos conductores macroscópicos huecos está en la banda de radiofrecuencia (RF), el diseño de tales cavidades y otros dispositivos de RF también forma parte de la física del acelerador.
Más recientemente, la aceleración de plasma ha surgido como una posibilidad para acelerar partículas en un medio de plasma , utilizando la energía electromagnética de sistemas láser pulsados de alta potencia o la energía cinética de otras partículas cargadas. Esta técnica está en desarrollo activo, pero no puede proporcionar haces fiables de calidad suficiente en la actualidad.
En todos los casos, el haz se dirige con imanes dipolares y se enfoca con imanes cuadripolares . Con el objetivo final de alcanzar la posición deseada y el tamaño del punto de haz en el experimento.
Los haces de partículas de alta energía se utilizan para experimentos de física de partículas en grandes instalaciones; los ejemplos más comunes son el Gran Colisionador de Hadrones y el Tevatron .