Fermi National Accelerator Laboratory, ook wel Fermilab genoemd, Amerikaans nationaal deeltjesversnellerlaboratorium en centrum voor onderzoek naar deeltjesfysica, gevestigd in Batavia, Illinois, ongeveer 43 km (27 mijl) ten westen van Chicago. De faciliteit wordt beheerd voor het Amerikaanse Department of Energy door de Universities Research Association, een consortium van 85 universiteiten in de Verenigde Staten en 4 universiteiten die Canada, Italië en Japan vertegenwoordigen. Fermilab werd halverwege de jaren zestig opgericht als reactie op een aanbeveling van de Atomic Energy Commission uit 1963 om een nationale deeltjesversneller te bouwen voor onderzoek van wereldklasse in de kernfysica. De site van Batavia, die zich uitstrekt over 2.800 hectare (6.800 acres), werd in 1966 geselecteerd en officieel bezet in 1968. Fermilab trekt wetenschappers uit bijna elke VSstaat en uit 45 landen wereldwijd voor gezamenlijk onderzoek naar de fundamentele aard van materie, het veld van subatomaire deeltjes.
De eerste deeltjesversneller van Fermilab was een protonsynchrotron, een cyclische versneller met een ringomtrek van 6,3 km (3,9 mijl). Het begon in 1972 te werken en kon protonen versnellen tot 400 giga-elektronvolt (GeV; 400 miljard elektronvolt). In de jaren 80 werd in dezelfde tunnel maar onder de originele synchrotronring een tweede en krachtigere deeltjesversneller gebouwd, de Tevatron.
De Tevatron was een supergeleidende synchrotron die profiteerde van de hogere magnetische veldsterktes geproduceerd door supergeleidende magneten om protonen te versnellen tot aanzienlijk hogere energieniveaus. De originele hoofdring werd onderdeel van het preaccelerator-injectiesysteem voor de Tevatron, versnelde deeltjes tot 150 GeV en bracht ze vervolgens over naar de nieuwe supergeleidende ring voor versnelling tot 900 GeV. In 1987 begon de Tevatron te werken als een antiproton colliderproton - met 900 GeV-protonen die 900 GeV-antiprotonen troffen om een totale botsingsenergie van 1,8 tera-elektronvolts te leveren (TeV; 1,8 biljoen elektronvolt). De oorspronkelijke hoofdring werd in 1999 vervangen door een nieuwe voorversneller, de Main Injector genaamd, die de Tevatron intensere stralen afleverde en zo het aantal deeltjesbotsingen met een factor 10 verhoogde.De Tevatron was tot 2009 's werelds meest energetische deeltjesversneller, toen hij werd verdrongen door de Large Hadron Collider van de European Organization for Nuclear Research (CERN). De Tevatron sloot op 30 september 2011.
In 1977 a Fermilab team led by American physicist Leon Lederman, studying the results of 400-GeV proton-nucleus collisions in the original main ring, discovered the first evidence for the upsilon meson, which revealed the existence of the bottom quark. The bottom quark, the fifth quark to be detected, is a member of the third and heaviest pair of quarks. The companion particle of this pair is the top quark, which is the sixth and most-massive quark; in 1995 it was also discovered at Fermilab. Scientists inferred the existence of the top quark, produced in the Tevatron as a result of 1.8-TeV proton-antiproton collisions, on the basis of its decay characteristics. In 2010, scientists used the Tevatron to detect a slight preference for B-mesons (particles that contain a bottom quark) to decay into muons rather than antimuons. This violation of charge symmetry could lead to an explanation for why there is more matter than antimatter in the universe.
The Fermilab site, consisting of thousands of hectares of undeveloped land, offers a prime opportunity to study and restore a native prairie ecosystem. Since 1975 Fermilab has been engaged in a wide-ranging prairie-restoration project—restoring native prairie grasses to the area, maintaining a herd of bison on the grounds, and establishing a waterfowl habitat. In 1989 Fermilab was recognized as a National Environmental Research Park, a protected outdoor laboratory for ecological studies.
