เครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนจัดเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ได้รับการพัฒนาสูงสุด.
สามารถเร่งอนุภาคให้มีพลังงานสูงมากถึงระดับGeV. ด้วยหลักการเรโซแนนซ์เชิงวง.  ซึ่งสนาม
แม่เหล็กและความถี่ของสนามอาร์เอฟเปลี่ยนแปลงแบบเป็นคาบ. ภายในเครื่องเร่งซินโครตรอน
อนุภาคถูกเร่งไปตามวงโคจรที่รัศมีคงที่.  อนุภาคประจุที่ถูกเร่งได้แก่ อิเล็กตรอน โปรตอน และ
ไอออนหนัก.      และอนุภาคประจุที่ถูกเร่งมักถูกกักไว้ให้อยู่ในบริเวณวงกลมที่มีรัศมีแน่นอนที่
เรียกว่า "วงแหวนสะสมอนุภาค" (storage rings)

            หลักการของเครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนอาศัยปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "พร้อมสัมพันธ์"
(synchronize)ระหว่างความถี่ของสนามไฟฟ้าที่ใช้เร่งอนุภาคเท่ากับความถี่ในการเคลื่อนที่ของ
อนุภาคที่ถูกเร่งโดยเมื่อทั้งสองความถี่มีค่าเท่ากันหรือที่เรียกว่าพร้อมสัมพันธ์กันแล้ว    อนุภาคก็
จะถูกเร่งให้มีความเร็วสูงใกล้ความเร็วแสงและมีพลังงานสูงได้ จากนั้นสนามแม่เหล็กจะบังคับ
ให้อนุภาคเลี้ยวเป็นวง อนุภาคประจุเมื่อเคลื่อนที่เป็นวงกลมจะปล่อยพลังงานออกมาในรูปคลื่น
แม่เหล็กไฟ้า เรียกว่า "แสงซินโครตรอน "หรือ รังสีซินโครตรอน (synchrotron radiation)
โดยทั่วไปเมื่ออิเล็กตรอนถูกยิงออกจากแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอน(electron gun)หรือไอออนถูกยิง
ออกจากแหล่งกำเนิดไอออน(ion source)แล้วจะถูกเร่งโดยเครื่องเร่งเชิงเส้น (linear accelerator)
ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้หลักการเร่งอนุภาคแบบเดียวกับเครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนแต่
มีลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคเป็นเส้นตรง       อนุภาคจะถูกเร่งด้วยเครื่องเร่งเชิงเส้นจนมี
พลังงานสูงอยู่ในช่วง 20-50 MeV      ก่อนที่จะเข้าสู่วงแหวนเร่งของเครื่องเร่งอนุภาคซินโคร-
ตรอน(booster ring) เมื่ออนุภาคได้รับการเร่งจนมีพลังงานสูง 1 GeV    ก็จะถูกดึงเข้าสู่วงแหวน
กักเก็บอนุภาค(storage ring)         ซึ่งเป็นวงแหวนสะสมอนุภาคประจุพลังงานสูง    ภายในเป็น
สุญญากาศ  มีรัศมีและสนามแม่เหล็กที่พุ่งผ่านคงที่       เมื่ออนุภาคมีประจุเคลื่อนที่เป็นวงกลมจะ
สูญเสียพลังงานบางส่วน   โดยการปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา   หรือที่เรียกว่าแสงซิน-
โครตรอน    ซึ่งเป็นแสงที่มีคุณลักษณะพิเศษที่โดดเด่นหลายประการเช่น      มีความสว่างจ้ามาก ความเข้มแสงสูงและมีลำแสงที่คม         มีสเปคตรัมต่อเนื่อง        โดยให้แสงที่ มีความถี่ตั้งแต่ย่าน
อินฟราเรดจนถึงเอ็กซ์เรย์       ทำให้เป็นแหล่ง กำเนิดแสงชนิดเดียวที่สามารถเลือกช่วงความยาว
คลื่นหรือ พลังงานที่ต้องการใช้งานได้ ตามต้องการ        หรือในแง่ของการศึกษาอนุภาคมูลฐาน
เครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนจะมีวงแหวนกักเก็บอนุภาค 2วงที่สะสมอนุภาคสองชนิด  จาก
นั้นจะเร่งให้ชนกันในลำอนุภาคสำหรับชน(colliding beam)   เพื่อศึกษาอนุภาคที่เกิดขึ้นต่อไป
ตัวอย่าง วงแหวนกักเก็บอนุภาคสำหรับกักเก็บอิเล็กตรอนและโปรตอน     เพื่อใช้ศึกษาเกี่ยวกับ
อนุภาคมูลฐานที่ Stanford เรียกว่า       Stanford Positron Electron Accelerator Rings (SPEAR)
ซึ่งจากการทดลองทำให้ค้นพบควาร์กมีเสน่ห์(charm quark) และทาว( tau )