Los rayos X de las terapias convencionales queman a través del cuerpo, incrementando riesgos de cáncer en el tejido sano. Los protones y la antimateria, en cambio, pueden ser afinados para soltar la mayor parte de su energía justo en el lugar del tumor, dañando menos células adyacentes de esta manera. Stan Jordan, congresista de Florida, recibió terapia de protones para un cáncer de próstata avanzado. Jordan destaca que la parte de la terapia que incluía rayos duró menos de dos minutos y él no experimentó náuseas ni quemaduras por radiación.

Al cambiar la velocidad de los protones, los médicos pueden controlar cuándo liberar la energía de los mismos. Los protones más rápidos pueden detonarse a mayor profundidad en el cuerpo del paciente, mientras que los protones más lentos sólo atacan a los tumores que están justo debajo de la piel. La energía liberada por un rayo de protones, aunque no es necesariamente mayor que aquella de un rayo x, es mucho más precisa y manejable. La clave está en que la mayor parte del rayo se enfoca en el tumor y evita el contacto con tejidos circundantes.

Las instalaciones para el tratamiento contienen un acelerador que encauza los protones hacia el ciclotrón, que acelera los protones a niveles más altos de energía. Lamentablemente, cada instalación cuesta mas de €74 millones, así que sólo hay cinco en los Estados Unidos, limitando el tratamiento a los casos más graves.