布拉格峰的物理原理涉及到高能帶電粒子在物質中的能量沉積。當高能光子或帶電粒子穿過物質時，它們會與物質原子發生相互作用，導致能量被吸收並轉化為電子的電離。這個過程會導致入射粒子的能量損失，速度減小，這種現象被稱為阻止力。1903年，英國物理學家威廉·亨利·布拉格（William Henry Bragg）發現，某些帶電粒子在物質中穿行時，其阻止力隨入射深度的增加而變化，形成了一個明顯的峰值，這就是布拉格峰。
布拉格峰的形成主要是由於質子或重離子與物質的相互作用特性與光子有很大區別，主要通過庫倫相互作用丟失能量。對於高能質子，劑量隨深度的變化關係呈現先緩慢上升後快速上升直到達到峰值，即布拉格峰，一旦超過峰值，劑量迅速下降並趨於零。這種劑量分布的特性使得質子治療能夠在腫瘤部位形成高峰值劑量，而腫瘤前後的正常細胞受到的劑量相對較小，從而減少了正常細胞的輻射傷害。
重離子束也具有類似的特性，其劑量主要沉積在射程的末端，形成一個尖銳的峰，這也是科學上所稱的布拉格峰。重離子束的這種獨特的深度劑量分布使其成為理想的放療用射線。
總結來說，布拉格峰是帶電粒子在物質中穿行時能量沉積的一種特殊現象，其特點是能量沉積隨深度增加而增加，直到達到一個峰值後迅速下降。這種現象在高能質子或重離子的治療套用中尤為重要，因為它允許將高劑量精確地集中在腫瘤部位，同時減少對周圍正常細胞的輻射傷害。