Die Beschleunigung von Teilchen geschieht ausschließlich durch elektrische Felder. Elektrisch geladene Teilchen (Ladung Q) erfahren im elektrischen Feld E eine Kraft F (F = QE), die sie beschleunigt und ihre Energie erhöht.

Liegt zwischen zwei Metallplatten eine Spannung U an, wird darin befindlichen geladenen Teilchen durch das elektrische Feld E Energie zugeführt. Beträgt die Spannung 1 V, so erhöht sich die Energie eines Teilchens mit der elektrischen Ladung Q = e (Elementarladung e) um ein Elektronenvolt (1 eV).

"Leichte" Teilchen (e- oder e+; Ruhe- masse 511 keV/c2 ), erreichen z.B. gegenüber Protonen (938 MeV/c2) schon bei wesentlich geringeren Beschleuni- gungsspannungen relativistische Geschwindigkeiten . Liegt die Geschwindigkeit z.B. schon bei 99% der Lichtgeschwindigkeit (e- erreichen diese Geschwindigkeit bei einer Beschleu- nigungsspannung von etwa 3,2 MV), so führt eine weitere Energiezufuhr durch das elektrische Feld, nicht mehr zu

großen Geschwindigkeitszunahmen . Teilchenphysiker sprechen üblicherweise lediglich von einer weiteren Energie- erhöhung, ohne näher darauf einzugehen, "wo" oder "wie" die Energie vom Teilchen gespeichert wird. Man kann auch von einer Zunahme der "relativistischen Masse" sprechen. Siehe dazu mehr im Kapitel über die Grundlagen der relativistischen Mechanik .

Auf Grund ihrer großen Masse erreichen weit schwerere Teilchen durch die Beschleunigung nicht so leicht relativistische Geschwindigkeiten. Durch das elektrische Feld wird hier über einen weit größeren Energiebereich hinweg die Geschwindigkeit der schweren Teilchen erhöht. Durchfliegt z.B. ein Proton eine Beschleunigungsspannung von 1 MV, beträgt seine Geschwindigkeit gerade 4% der Lichtgeschwindigkeit, die Energie des Protons ist um 1 MeV erhöht worden . Durchfliegt ein Goldatomrumpf

(79fach positiv geladen, ~197fache Masse des Protons) die gleiche Spannung, beträgt die Endgeschwindigkeit 2% der Lichtgeschwindigkeit. Die Energie des Goldatomrumpfes hätte um 79 MeV zugenommen. Da die Ladung der Teilchen nicht geändert werden kann, muss man hohe Beschleunigungsspannungen erzeugen, damit den Teilchen möglichst viel Energie auf einmal zugeführt wird.

Die ersten Beschleunigerapparate erzeugten das zur Beschleunigung nötige elektrische Feld unter Verwendung von Hochspannungsgeneratoren. Einer dieser Generatoren ist der Van de Graaff Generator (Robert J. Van de Graaff 1930). Bei diesem Generator werden durch ein umlaufendes Band aus isolierendem Material elektrische Ladungen in eine isolierte Kugel transportiert und dort abgestriffen. Mit diesen Generatoren können Spannungen von 5,1 MV erreicht werden. Einem Elektron kann so auf einmal eine Energie von 5,1 MeV zu geführt werden.