Fermi National Accelerator Laboratory, også kalt Fermilab, USAs nasjonale partikkelakseleratorlaboratorium og senter for partikkelfysikkforskning, lokalisert i Batavia, Illinois, omtrent 43 km vest for Chicago. Anlegget drives av det amerikanske energidepartementet av Universities Research Association, et konsortium av 85 forskningsuniversiteter i USA og 4 universiteter som representerer Canada, Italia og Japan. Fermilab ble grunnlagt på midten av 1960-tallet som svar på en anbefaling fra Atomic Energy Commission fra 1963 om å bygge et nasjonalt partikkelakseleratoranlegg for å drive forskning i verdensklasse innen kjernefysikk. Batavia-området, som strekker seg over 2800 hektar, ble valgt i 1966 og ble formelt okkupert i 1968. Fermilab tiltrekker seg forskere fra nesten alle USAdelstat og fra 45 land over hele verden for samarbeidsforskning om den grunnleggende naturens materie, feltet av subatomære partikler.
Fermilabs første partikkelakselerator var en protonsynkrotron, en syklisk akselerator med en ringomkrets på 6,3 km (3,9 miles). Det startet driften i 1972 og kunne akselerere protoner til 400 gigaelektron volt (GeV; 400 milliarder elektron volt). På 1980-tallet ble en andre og kraftigere partikkelakselerator, Tevatron, konstruert i samme tunnel, men under den opprinnelige synkrotronringen.
Tevatronen var en superledende synkrotron som utnyttet de høyere magnetiske feltstyrkene produsert av superledende magneter for å akselerere protoner til betydelig høyere energinivå. Den opprinnelige hovedringen ble en del av preaccelerator-injeksjonssystemet for Tevatron, akselererte partikler til 150 GeV og overførte dem deretter til den nye superledende ringen for akselerasjon til 900 GeV. I 1987 startet Tevatron operasjonen som et antiproton kolliderproton - med 900-GeV-protoner som slo 900-GeV antiprotoner for å gi totale kollisjonenergier på 1,8 teraelektron volt (TeV; 1,8 billioner elektron volt). Den opprinnelige hovedringen ble erstattet i 1999 av en ny forkjeler, kalt Main Injector, som leverte mer intense bjelker til Tevatron og dermed økte antallet partikkelkollisjoner med en faktor 10.Tevatron var verdens høyeste energi-partikkelakselerator frem til 2009, da den ble erstattet av Large Hadron Collider fra European Organization for Nuclear Research (CERN). Tevatronen stengte 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.
