Daļiņu paātrinātājs, kas pazīstams arī kā atomu smalcinātājs vai daļiņu paātrinātājs, ir ierīce, kas paātrina subatomiskās daļiņas līdz lieliem ātrumiem un uztur tās mazos, konsekventos staros. Daļiņu paātrinātājiem ir daudz pielietojumu, ko plaši izmanto, kā arī eksperimentālos un teorētiskos fizikas pētījumos. Lielais hadronu paātrinātājs, lielākais eksistējošais daļiņu paātrinātājs tā uzbūvēšanas laikā, bija paredzēts daļiņu sadursmei, cerot tās sadalīt un atklāt teorētisko Higsa-Bosona daļiņu. Vienkāršos televizoros ir daudz mazāki paātrinātāji katodstaru lampu veidā.
Katodstaru lampas un rentgenstaru ģeneratori, kurus daudzi cilvēki izmanto ikdienā, ir zemas enerģijas daļiņu paātrinātāju piemēri. Katodstaru lampas televizoram ir vakuuma lampa, kurā ir viens vai vairāki elektronu lielgabali un līdzekļi elektronu stara novirzīšanai. Stars pēc vajadzības tiek novirzīts uz fluorescējošu ekrānu, no kura tiek izstaroti attēli. Rentgenstaru ģeneratori paātrina un saduras ar lielu rentgenstaru daudzumu ar smago metālu mērķi; jebkas, kas atrodas starp ģeneratoru un metālu, uzlabos rentgena starojumu, kas skar metālu. Medicīnas speciālisti to izmanto, lai diagnosticētu problēmas cilvēka ķermenī.
Lielākas jaudas daļiņu paātrinātājus, piemēram, tādus, kas spēj izraisīt kodolreakcijas, parasti izmanto zinātniskiem nolūkiem. Daļiņu paātrinātājs, ko izmanto fizikas eksperimentiem, parasti paātrina subatomisko daļiņu plūsmas pretējos virzienos ar ātrumu, kas ir tuvu gaismas ātrumam. Pēc tam viņi manipulē un saduras ar šiem stariem; daļiņas, kas veido sijas, saduras viena pret otru un sadalās. Fiziķi izmanto īpašus detektorus, lai analizētu sadalītās daļiņas, meklējot vēl mazākas daļiņas. Katra jauna daļiņa, ko atklāj fiziķi, sniedz pasaules ieskatu par visu matēriju dabu un uzbūvi.
Daudzi eksperimentālie daļiņu paātrinātāji, īpaši lielais hadronu paātrinātājs, ir izraisījuši dažu fiziķu bažas par risku, ko šādas ierīces rada ne tikai iesaistītajiem zinātniekiem, bet arī visai Zemei. Dažas matemātiskas teorijas liecina, ka lielas jaudas daļiņu paātrinātājs var izraisīt miniatūru melno caurumu veidošanos. Tomēr lielākā daļa fiziķu piekrīt, ka šie mikro melnie caurumi, ja tie tiktu radīti, radītu nelielus draudus vai vispār neradītu nekādus draudus, jo tie vai nu izkliedētu nekaitīgā Hokinga starojumā, vai augtu pārāk lēni, lai radītu jebkāda veida saprātīgas briesmas.
Dažiem daļiņu paātrinātājs var šķist nedaudz primitīvs rīks, kas atgādina alu cilvēkus, kas sit kopā akmeņus, lai noskaidrotu, kas tajā atrodas. Tomēr zinātniskās zināšanas, kas iegūtas no šādām ierīcēm, ir milzīgas un, visticamāk, turpināsies, jo daļiņu paātrinātāji kļūs arvien spēcīgāki. Piemēram, elektrons tika atklāts, izmantojot katodstaru lampu. Daži uzskata, ka Higsa-Bosona daļiņa, ja tā tiks atklāta, varētu nodrošināt atslēgu daudz labākai izpratnei par fizisko pasauli kopumā.