Fermi National Accelerator Laboratory, ook Fermilab genoemd, Amerikaans nationaal deeltjesversnellerlaboratorium en centrum voor deeltjesfysica-onderzoek, gevestigd in Batavia, Illinois, ongeveer 43 km (27 mijl) ten westen van Chicago. De faciliteit wordt voor het Amerikaanse ministerie van Energie beheerd door de Universities Research Association, een consortium van 85 onderzoeksuniversiteiten 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 Commissie voor Atoomenergie uit 1963 om een nationale deeltjesversneller te bouwen voor onderzoek van wereldklasse op het gebied van kernfysica. De locatie in Batavia, die zich uitstrekt over 2.800 hectare, werd in 1966 geselecteerd en in 1968 officieel in gebruik genomen. Fermilab trekt wetenschappers aan uit bijna elke Amerikaanse staat en uit 45 landen wereldwijd voor gezamenlijk onderzoek naar de fundamentele aard van materie, het gebied van subatomaire deeltjes.
WMGoBuffs
De eerste deeltjesversneller van Fermilab was een proton-synchrotron, een cyclische versneller met een ringomtrek van 6,3 km (3,9 mijl). Hij werd in 1972 in gebruik genomen en kon protonen versnellen tot 400 giga elektronvolt (GeV; 400 miljard elektronvolt). In de jaren tachtig werd in dezelfde tunnel, maar onder de oorspronkelijke synchrotronring, een tweede en krachtigere deeltjesversneller gebouwd, het Tevatron.
Het Tevatron was een supergeleidende synchrotron die gebruik maakte van de hogere magnetische veldsterktes die door supergeleidende magneten worden geproduceerd om protonen tot aanzienlijk hogere energieniveaus te versnellen. De oorspronkelijke hoofdring werd onderdeel van het preaccelerator-injectiesysteem voor het Tevatron, waarbij deeltjes werden versneld tot 150 GeV en vervolgens overgebracht naar de nieuwe supergeleidende ring voor versnelling tot 900 GeV. In 1987 werd het Tevatron in gebruik genomen als een antiproton-colliderproton, waarbij 900-GeV-protonen botsten op 900-GeV-antiprotonen voor een totale botsingsenergie van 1,8 teraëlektronvolt (TeV; 1,8 triljoen elektronvolt). De oorspronkelijke hoofdring werd in 1999 vervangen door een nieuwe preaccelerator, de zogeheten hoofdinjector, die intensere bundels aan het Tevatron leverde en zo het aantal deeltjesbotsingen met een factor 10 verhoogde. Het Tevatron was de deeltjesversneller met de hoogste energie ter wereld tot 2009, toen het werd verdrongen door de Large Hadron Collider van de Europese Organisatie voor Kernonderzoek (CERN). De Tevatron werd op 30 september 2011 gesloten.
In 1977 ontdekte een Fermilab-team onder leiding van de Amerikaanse natuurkundige Leon Lederman, dat de resultaten van 400-GeV proton-nucleus-botsingen in de oorspronkelijke hoofdring bestudeerde, het eerste bewijs voor het upsilon meson, waarmee het bestaan van het bottom quark werd onthuld. Het onderste quark, het vijfde quark dat werd ontdekt, is lid van het derde en zwaarste quarkpaar. Het begeleidende deeltje van dit paar is het top-quark, het zesde en zwaarste quark; in 1995 werd ook dit deeltje ontdekt in Fermilab. Wetenschappers hebben het bestaan van het top-quark, dat in het Tevatron wordt geproduceerd als gevolg van 1,8-TeV proton-antiproton-botsingen, afgeleid op basis van zijn vervalkenmerken. In 2010 hebben wetenschappers met het Tevatron een lichte voorkeur gedetecteerd voor B-mesonen (deeltjes die een bottom quark bevatten) om in muonen te vervallen in plaats van in antimuonen. Deze schending van de ladingssymmetrie zou kunnen verklaren waarom er meer materie dan antimaterie in het heelal is.
De Fermilab-locatie, die bestaat uit duizenden hectaren onbebouwd land, biedt een uitgelezen kans om een inheems prairie-ecosysteem te bestuderen en te herstellen. Sinds 1975 is Fermilab bezig met een grootschalig prairieherstelproject, waarbij inheemse prairiegrassen in het gebied worden teruggebracht, een kudde bizons op het terrein wordt gehouden en een habitat voor watervogels wordt gecreëerd. In 1989 werd Fermilab erkend als een Nationaal Milieuonderzoekspark, een beschermd openluchtlaboratorium voor ecologische studies.