Sebuah pemercepat partikel atau akselerator partikel adalah mesin yang mempercepat partikel-partikel elementer, seperti elektron dan proton, ke energi yang sangat tingggi, dengan kegunaan dasarnya adalah menghasilkan berkas partikel bermuatan untuk berbagai tujuan penelitian [1]. Salah satu jenis pemercepat partikel adalah pemercepat partikel linier yang merupakan perluasan dari ide Wideroe mengenai sel-sel pemercepat yang memanfaatkan tegangan listrik dengan frekuensi radio yang dicocokan dengan gerak partikel [2], di mana dengan cepatnya gerak partikel sel berikutnya perlu berukuran lebih panjang dari sel sebelumnya [3]. Prinsip dasar pemercepatannya adalah menggunakan dua keping, seperti keping kapasitor dengan lubang di tengahnya, yang berbeda tegangannya sedemikian rupa sehingga dapat memproduksi medan listrik yang akan menghasilkan gaya listrik yang mempercepat gerak partikel bermuatan [4]. Selain mempercepat partikel searah dengan arah gerak semula, sistem dengan dua keping tersebut dapat pula mempercepat partikel pada arah tegak lurusnya sehingga membuat partikel berbelok ke satu arah atau ke arah lainnya bergantung pada tanda muatannya [5], dengan telah terdapat pula demonstrasinya secara daring [6].
Dua keping pelat paralel dengan beda potensial $\Delta V$ atau $V$ dapat di pasang di atas dan di bawah partikel bermassa $m$ dan bermuatan $q$ yang bergerak dengan kecepatan awal $v$ ke arah kanan. Terdapat variasi tanda muatan $q$ dan polarisats beda potensial $V$ yang akan membelokan partikel ke arah atas atau ke arah bawah. Untuk memudahkan ditetapkan beda potensial pada pelat bagian atas adalah $V_a$ dan pada pelat bagian bawah adalah $V_b$ sehingga beda potensial pelat adalah
\begin{equation}\label{eqn:parallel-plate-potential-va-vb} \Delta V = V_a - V_b \equiv V, \end{equation}
dengan arah medan listrik $\vec{E}$ yang dihasilkannya adalah dari pelat dengan beda potensial lebih besar ke pelat dengan beda potensial lebih kecil. Besar medan listrik $E$ yang dihasilkan adalah
\begin{equation}\label{eqn:parallel-plate-electric-field} E = \frac{V}{d} \end{equation}
bila jarak pisah kedua pelat paralel adalah $d$. Partikel bermuatan positif akan berbelok mengikuti arah $E$ sedangkan partikel bermuatan negatif akan berbelok pada arah sebaliknya.
Tabel 1. Variasi tanda muatan $q$ dan tanda beda potensial antar kedua pelat $V_a - V_b$ yang mempengaruhi arah berbeloknya muatan.
| Muatan | Beda potensial |
Arah medan listrik |
Partikel berbelok |
|---|---|---|---|
| $q > 0$ | $V_a > V_b$ | ke bawah | ke bawah |
| $q < 0$ | $V_a > V_b$ | ke bawah | ke atas |
| $q > 0$ | $V_a < V_b$ | ke atas | ke atas |
| $q < 0$ | $V_a < V_b$ | ke atas | ke bawah |
Terdapat empat variasi yang mungkin antara tanda muatan $q$ dan apakah beda potensial pelat bagian atas $V_a$ lebih besar atau lebih kecil dari beda potensial pelat bagian bawah $V_b$.
Konfigurasi yang lain adalah kedua pelat sejajar berbeda potensial listrik tersebut dipasang tegak lurus dengan arah kecepatan awal partikel, yang agar partikel dapat masuk ke dalam ruang di antara kedua pelat lalu keluar lagi, perlu dibuat lubang di tengah-tengah kedua pelat.