Daļiņu stars ir paātrinātu daļiņu, parasti lādētu daļiņu (jonu) stars. Daļiņu staru pielietojums reālajā dzīvē ietver daļiņu paātrinātājus (“atomu šķeldotājus”), plazmas fizikā, katodstaru lampu televizoros, datoru displejos un vēža terapijā. Pēc īsiem pētījumiem par daļiņu staru ieročiem 1980. gados šādas izmeklēšanas lielākoties tika pārtrauktas, un mūsdienās lāzeri un citi virzītas enerģijas ieroči saņēma uzmanību un pētniecībai. Dabisks daļiņu stara piemērs būtu zibens, kur elektroni veic lēcienu no negatīvi lādētiem mākoņiem uz neitrālu zemi.
Lielākā daļa daļiņu staru kūļa veidu sastāv no lādētām daļiņām, piemēram, protoniem vai elektroniem, jo uzlādētās daļiņas ir viegli paātrināt, izmantojot magnētus. Lielākā daļa daļiņu staru tiek radīti, palaižot daļiņu straumi caur virkni ierīču, no kurām katra nedaudz piespiež staru kūli, līdz tas tiek paātrināts līdz ievērojamam ātrumam. Dažos daļiņu paātrinātājos šis ātrums var būt pat 99.999% no gaismas ātruma. Daļiņu stari, kas sastāv no elektroniem, mēdz būt visātrākie, jo šīs daļiņas ir vairāk nekā tūkstoš reižu vieglākas par protoniem un tādējādi tās var visvieglāk paātrināt.
Lai gan terminam “daļiņu stars” ir zinātniskās fantastikas sajūta, daļiņu stari ir sastopami visos katodstaru lampu televizoros. Pat visus elektriskos kabeļus var uzskatīt par tādiem, kas satur elektronu daļiņu staru kūli, lai gan to ceļš reti ir lineārs. Katodstaru lampas televizorā daļiņu staru rada elektronu lielgabals. Elektronu lielgabals izšauj elektronus fluorescējošā ekrānā, kas iedegas, reaģējot uz ienākošajām daļiņām, radot attēlu.
Viens novatorisks daļiņu staru pielietojums ir staru terapijā, kur daļiņu stars tiek virzīts, lai iznīcinātu vēža šūnas. Šīs pieejas negatīvie aspekti ir veselu šūnu bojājumi un pārmērīgas starojuma iedarbības risks. Darbības mehānisms ir radiācija, kas bojā ļaundabīgo šūnu DNS, izraisot to nespēju pašatražoties. Viens no izaicinājumiem šāda veida staru terapijā ir zema skābekļa satura audzēju veidošanās – audzēji, kas pārsniedz asins piegādi. Audzēji ar augstu skābekļa līmeni ir ideāli piemēroti staru terapijai, jo skābekļa saturošo audu bombardēšana ar starojumu atbrīvo daudzus brīvos radikāļus, kas izraisa sekundārus vēža šūnu bojājumus.
Visjaudīgākie daļiņu stari pasaulē ir tie, kas tiek izmantoti lielākajos daļiņu paātrinātājos, piemēram, lielajā hadronu paātrinātājā (LHC) netālu no Ženēvas, Šveicē. Lielais hadronu paātrinātājs atrodas tunelī 27 km (17 jūdzes) apkārtmērā un pat 175 m (570 pēdas) zem zemes. LHC maksā aptuveni 10 miljardus USD (ASV dolāri), un tā ir viena no lielākajām un dārgākajām iekārtām, kas jebkad uzbūvēta.