Classico acceleratore lineare di particelle di tipo elettrostatico composto da un generatore a cascata di Cockcroft-Walton a due stadi (quattro diodi), da un tubo di accelerazione e da una camera per il posizionamento della sorgente emettitrice.
In questo tipo di macchina l'apparato generatore di tensione è separato da quello acceleratore vero e proprio. Quest'ultimo presenta un caratteristico tubo a vuoto cilindrico opportunamente isolato dall'esterno per mezzo di vetro e ceramica e contenente gli elettrodi acceleratori; in esso vengono fatte correre le particelle-proiettile prodotte da una sorgente di ioni che, tramite l'utilizzo di lenti elettrostatiche, vengono indirizzate verso il bersaglio che può essere composto direttamente dal materiale da studiare o essere a sua volta sorgente di particelle secondarie in base al principio della reazione a cascata. L'esemplare presente nelle collezioni del Museo manca di tutta la parte terminale (mai giunta al Museo e probabilmente dispersa nel corso del tempo) comprendente il porta campioni, l'elettronica di controllo e la strumentazione di misura che è separata dal resto dell'apparato per proteggere l'operatore dalle pericolose radiazioni che si possono generare attorno alla macchina quando una non perfetta concentrazione del fascio di ioni può indurre la produzione di elettroni secondari con conseguente emissione di raggi X.

L'acceleratore di particelle Cockcroft-Walton (CW) presente nelle collezioni del Museo della Scienza e della Tecnologia di Milano venne progettato e realizzato a metà degli anni '50 dai ricercatori del CISE (Centro Informazioni Studi ed Esperienze) un istituto fondato a Milano nell'immediato secondo dopoguerra allo scopo di favorire lo studio della fisica nucleare in vista di sue potenziali applicazioni civili.
L'istituto nacque da un'originale collaborazione fra il mondo accademico e quello industriale. E se il primo trovava la sua motivazione nello sviluppare un nuovo filone di ricerca nel desiderio di ampliare le proprie conoscenze di fisica fondamentale, il secondo, rappresentato da aziende operanti nel settore dell'energia, finanziava il progetto immaginandone già le possibili applicazioni pratiche.
Il nuovo mondo postbellico, infatti, si preannunciava sempre più energivoro e per sostenere lo sviluppo delle industrie fondamentali del paese, quelle operanti in ambito chimico, metallurgico e manifatturiero, bisognava farsi trovare pronti ad alimentarne i loro poderosi macchinari.
Era forte il timore di non poter competere con le principali potenze industriali della Terra che stavano già intraprendendo la strada che portava alla produzione di energia nucleare "illimitata". In questo scenario l'Italia, già martoriata dai disastrosi esiti della guerra, rischiava di essere definitivamente condannata a svolgere un ruolo sempre più irrilevante e marginale.

Alla realizzazione di un acceleratore del tipo CW da 400 keV il CISE cominciò a pensare agli inizi degli anni '50. Incaricati della sua progettazione furono Aldo Persano, fisico, e Giovanni Perona, ingegnere. Il dispositivo era un'assoluta novità per i ricercatori dell'Istituto che dovettero costruire da zero le competenze necessarie alla sua realizzazione che, di fatto, fu in gran parte artigianale. Per alcune lavorazioni, in particolare per il generatore di tensione, il CISE si avvalse delle competenze della ditta Passoni e Villa di Milano mentre il tubo acceleratore venne completamente realizzato da tecnici interni al CISE.
In Italia era già stato operativo un acceleratore con caratteristiche simili a quelle di un CW realizzato nel 1939 dai Laboratori di Fisica dell'Istituto Superiore di Sanità per applicazioni in campo medicale terapeutico. In realtà l'apparato, capace di raggiungere energie di 1100 keV, non venne mai usato a tale scopo ma per ricerche sui principi fondamentali di fisica nucleare svolte, in particolare, dal gruppo di lavoro di Edoardo Amaldi a cavallo fra il 1940 e il 1941. Più o meno negli stessi anni un generatore di CW da 560 keV era presente anche all'Università di Pavia come parte di un acceleratore di protoni; a causa degli eventi bellici, però, la macchina poté essere usata solo a partire dal 1956.
Il Cockcroft-Walton del CISE, quindi, fu la prima vera macchina acceleratrice ad operare in Italia per finalità legate allo sviluppo di un nucleare ad uso civile; date le difficoltà nelle quali venne realizzata, dovute sostanzialmente all'assenza di conoscenze ed esperienze pregresse, può essere considerata un esempio dello spirito di adattamento e della forza di volontà che animavano il secondo dopoguerra in Italia.

Il CW appartiene alla grande famiglia degli acceleratori elettrostatici; in essi la differenza di potenziale elettrico - usata per fornire l'energia alle particelle - viene ottenuta per mezzo di una corrente alternata che viene rettificata e moltiplicata grazie all'utilizzo di potenti diodi. Come tutti gli acceleratori anche i CW funzionano solo ed esclusivamente con particelle elettricamente cariche (protoni, elettroni, nuclei di atomi ionizzati) potendo generare neutroni solo come sottoprodotto di altre reazioni.
Per generare gli ioni uno dei metodi più utilizzati è quello di bombardare con elettroni energetici gli atomi di un gas tenuto ad alta pressione. La presenza di un campo elettrostatico opportunamente progettato permette di indirizzare le particelle così prodotte verso il tubo acceleratore dove iniziano il loro tragitto verso il bersaglio o "targhetta".

L'apparato prende il suo nome dai fisici John Douglas Cockcroft e Ernest Thomas Sinton Walton che lo idearono agli inizi degli anni '30. Si tratta di una delle più importanti macchine della fisica moderna; grazie ad essa, infatti, è stato possibile ottenere la prima disintegrazione nucleare artificiale della storia, una condizione indispensabile per poter studiare la struttura più intima della materia. Lo straordinario ruolo svolto da questa macchina nel campo della fisica dell'infinitamente piccolo è stato tale da far meritare ai suoi ideatori il premio Nobel per la Fisica nel 1951.

Lo strumento è entrato a far parte del patrimonio storico del Museo nel 1965 quando è stato acquisito per essere esposto nell'allora nascente sezione dedicata alla fisica moderna. Sul finire degli anni '90, per i naturali avvicendamenti tematici, l'area è stata chiusa e la macchina ricoverata in deposito. Nel corso del 2015 si è concretizzata la possibilità di realizzare al Museo un'esposizione permanente dedicata alla fisica delle particelle che è stata l'occasione per procedere ad un restauro filologico conservativo e per esporre nuovamente al pubblico un pezzo importante di storia della ricerca nucleare italiana.