Fermi Nacionālā paātrinātāju laboratorija (Fermilab), kas atrodas netālu no Batavijas, Ilinoisas štatā, netālu no Čikāgas, ir ASV Enerģētikas departamenta nacionālā laboratorija, kas specializējas augstas enerģijas daļiņu fizikā. No 2007. gada 1. janvāra Fermilab pārvalda Fermi pētniecības alianse — kopuzņēmums, kurā ietilpst Čikāgas Universitāte, IlinoisasTehnoloģiju institūts un Universitāšu pētniecības asociācija (URA). Fermilab ir nozīmīga loma Ilinoisas tehnoloģiju un pētniecības koridorā un ASV daļiņu fizikas infrastruktūrā.

Vēsture un misija

Laboratorija tika dibināta 1967. gadā kā National Accelerator Laboratory un vēlāk tika pārdēvēta par godu Enriko Fermī. Fermilab izveidojās ar mērķi veikt pamata pētījumus par elementārdaļiņu īpašībām, attīstīt paātrinātāju tehnoloģijas un izstrādāt detektoru tehnikas. Pirmais laboratorijas vadītājs bija Robert R. Wilson, kurš devis stipru uzsvaru gan zinātnes, gan arī vietējās vides un sabiedriskajām funkcijām.

Paātrinātāji un nozīmīgi atklājumi

Fermilab paātrinātāju komplekss tradicionāli bija vērsts uz augstas enerģijas paātrinātāju fiziku. Tevatrons bija Fermilab galvenais sinhronais protonu–antiprotonu paātrinātājs; ar aptuveni 3,9 jūdzes (6,3 km) apkārtmēru tas ilgu laiku bija viens no pasaules vadošajiem enerģijas paātrinātājiem (salīdzinājumam, CERN Lielā hadronu paātrinātāja apkārtmērs ir 27 km). Tevatrons darbojās līdz 2011. gada 30. septembrim, un tā laikā pēc Tevatrona datiem 1995. gadā neatkarīgi paziņoja par topkvarka atklāšanu divas Fermilab komandas (CDF un DØ).

Neitrīno programma un citi eksperimenti

Pēc Tevatrona slēgšanas Fermilab liela uzmanība tika veltīta neitrīno zinātnei un citiem intensīvas staru fizikas projektiem. Papildus lielajiem paātrinātājiem laboratorijā tiek veikti vairāki fiksētā mērķa un neitrīno eksperimenti:

  • MiniBooNE (Mini Booster Neutrino Experiment) — detektors ir 40 pēdu (12 m) diametra lode ar aptuveni 800 tonnām minerāleļļas un 1520 fototubiem; katru gadu tiek reģistrēti apmēram 1 miljons neitrīno notikumu.
  • SciBooNE (SciBar Booster Neutrino Experiment) — projekts, kas atrodas tajā pašā neitrīno staru kūlī kā MiniBooNE, nodrošinot precīzāku trajektoriju izsekošanu un mijiedarbību pētījumus.
  • MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) — izmanto Fermilab NuMI (Neutrinos at the Main Injector) staru kūli; neitrīno stari ceļo caur Zemi uz attālo detektoru Soudānas raktuvē Minesotā, aptuveni 455 jūdzes (732 km) attālumā.
  • NOvA, MicroBooNE, Short-Baseline Neutrino programmas un citi moderni projekti, kas paplašina izpratni par neitrīnu oscilācijām un iespējamo jaunu fizikālu parādību meklējumiem.
  • Mūonas (muon) fizikā orientēti eksperimenti, piemēram, Muon g−2 (anomālā mūona magnētiskā momenta mērījumi) un Mu2e (meklēšana pēc mūonu uz elektron pārvērtībām), kas piedalās starptautiskos centienos testēt Standarta modeļa robežas.

Infrastruktūra un nākotnes projekti

Fermilab attīsta modernus paātrinātāja uzlabojumus, lai atbalstītu nākamās paaudzes neitrīno eksperimentus. Starp galvenajiem projektiem ir PIP‑II (Proton Improvement Plan II) — plānots augstas jaudas protonu ģenerators — un Long‑Baseline Neutrino Facility (LBNF) kopā ar starptautisko Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), kurš paredz ilgtermiņa neitrīno staru kūli no Fermilab uz dziļi pazeminātu detektoru Dienviddakotā. Šie projekti nodrošinās intensīvas stari un modernus detektorus, lai risinātu fundamentālus jautājumus par neitrīnu īpašībām, masas hierarhiju un materijas–antimaterijas asimetriju.

Vides atjaunošana un sabiedriskās aktivitātes

Fermilab teritorija aptver plašas zemes platības, bet liela daļa iekārtu atrodas pazemē. Vienlaikus Fermilab zinātnieki un administrācija nolēma saglabāt un atjaunot sākotnējo Ilinoisas prēriju, veidojot dabas laukus un bioloģiski daudzveidīgas zonas. Institūcija ir izveidojusi ganu un audzē Amerikas bizonu ganāmpulku, kas palīdz uzturēt prērijas ekosistēmu. Fermilab dabas teritorijas ir atsevišķa bezpeļņas grupa, kas pārvalda šīs dabas aizsardzības un izglītošanas programmas.

Izglītība, sabiedrība un atpazīstamība

Fermilab aktīvi sadarbojas ar universitātēm, rūpniecību un starptautiskiem partneriem. Laboratorijā tiek veiktas izglītības programmas skolām, organizētas ekskursijas un sabiedriski pasākumi, lai popularizētu fiziku un tehnoloģijas. Fermilab arī piedalās pasaules mēroga sadarbībā ar citiem lielajiem centriem, piemēram, CERN.

Par godu laboratorijai nosaukts arī asteroīds — 11998 Fermilab.