Fermio nacionalinė greitintuvo laboratorija (Fermilab), įsikūrusi netoli Batavijos, Ilinojaus valstijoje, netoli Čikagos, yra JAV Energetikos departamento nacionalinė laboratorija, kurios pagrindinė specializacija – aukštų energijų dalelių fizika ir su ja susijusieksperimentinė bei teorinė tyrimų veikla. Laboratorija buvo įkurta 1960–1970 m. sandūroje kaip Nacionalinė greitintuvų laboratorija; vėliau jai suteiktas Enrico Fermio vardas. Nuo 2007 m. sausio 1 d. Fermilaboratoriją valdo Fermio tyrimų aljansas (Fermi Research Alliance) – bendra Čikagos universiteto, Ilinojaustechnologijos instituto ir Universitetų tyrimų asociacijos (URA) įmonė. Fermilab užima plačią teritoriją ir yra svarbi Ilinojaus technologijų bei mokslinių tyrimų koridoriaus dalis.

Istorija ir pagrindiniai įrenginiai

Fermilab buvo suprojektuota kaip didelio impulso protonų greitintuvų kompleksas, į kurį įėjo linijinis greitintuvas, Booster, Main Injector ir, ilgą laiką, Tevatronas. Tevatronas buvo vienas iš pagrindinių laboratorijos instrumentų: 3,9 mylios (6,3 km) perimetro ciklinis greitintuvas, ilgą laiką antras pagal energiją pasaulyje (CERN Didžiojo hadronų priešpriešinių srautų greitintuvo perimetras – 27 km). Tevatronas veikė kol buvo uždarytas 2011 m. rugsėjo 30 d.; jo centrinių sudūrimų energija siekė apie 1,96 TeV. 1995 m. dvi Tevatrono eksperimentų komandos (CDF ir DØ) paskelbė apie viršutinio kvarko (top kvarko) atradimą, kuris buvo vienas iš laboratorijos mokslinių laimėjimų.

Neutrinų ir kiti eksperimentai

Be to, kad Fermilab ilgus dešimtmečius buvo žinomas dėl priešpriešinių srautų greitintuvų fizikos, laboratorijoje intensyviai vystomas neutrinų tyrimų programas bei kiti fiksuotų taikinių eksperimentai. Svarbiausi arba gerai žinomi Fermilabo projektai ir eksperimentai:

  • MiniBooNE (Mini Booster Neutrino Experiment) – mažo užsklandos neutrinų eksperimento detektorius: 40 pėdų (12 m) skersmens sfera, kurioje yra apie 800 tonų mineralinės alyvos ir 1520 fotomultiplikatorių; eksperimentas užregistruoja didelį neutrinų įvykių skaičių (apskaičiuota apie milijoną įvykių per metus) ir tyrinėja neutrinų oscilacijas bei anomalijas.
  • SciBooNE (SciBar Booster Neutrino Experiment) – dar vienas eksperimentas tame pačiame neutrinų pluošte kaip MiniBooNE, skirtas tikslesniam neutrinų tarpusavio sąveikų ir atsakų sekimui.
  • MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) – ilgabangė neutrinų oscilacijų studija, naudojanti Fermilab'o NuMI (Neutrinos at the Main Injector) pluoštą; šis intensyvus neutrinų srautas keliavo apie 455 mylias (732 km) per Žemę iki Soudano kasyklos Minesotoje, kur stovėjo MINOS tolimasis detektorius.
  • MINERvA, MicroBooNE, NOvA, Muon g–2 ir kiti eksperimentai – Fermilab nuolat plėtoja plačią programą, įskaitant trumpų ir ilgų atstumų neutrinų projektus, trumpabangę „Short-Baseline“ programą (pvz., SBND, ICARUS) bei aukšto tikslumo dalelių fiziką, kurią atlieka pasaulinės bendruomenės komandos.
  • Ateities projektai – Fermilab yra pagrindinis Jungtinių Valstijų partneris kuriant LBNF/DUNE ilgabangį projektą (Deep Underground Neutrino Experiment), kuriame Fermilab gamins intensyvų neutrinų srautą ir administruos didelę dalį infrastruktūros, o tolimieji detektoriai bus įrengti giliau po žeme JAV šiaurės vakarų dalyje.

Fizinė infrastruktūra, aplinka ir visuomenės ryšiai

Didžioji dalis Fermilabo sudėtingos įrangos ir dalies eksperimentinių nuostatų yra po žeme, tačiau laboratorijos paviršius taip pat daug dėmesio skiria gamtinei aplinkai. Mokslininkai ir administracija aktyviai palaiko Ilinojaus prerijų atkūrimo programą, kurioje Fermilabo žemės paviršius atstatomas natūraliai vegetacijai ir laukinei gyvūnijai. Laboratorija taip pat įsteigė ūkį su amerikietiškų bizonų banda, o šias ir kitas gamtos iniciatyvas administruoja atskira ne pelno siekianti organizacija – Fermilabo gamtos teritorijos.

Fermilab yra ne tik tyrimų centras, bet ir aktyvus mokslo komunikacijos centras: čia veikia muziejus ir edukacinės patalpos, rengiami vieši turai, seminarai, mokyklų programos ir kiti renginiai, skirti visuomenei, studentams bei konkurentams supažindinti su dalelių fizika ir technologijomis.

Tarptautinis bendradarbiavimas ir kompaktiniai tinklai

Fermilab bendradarbiauja su universitetais ir tyrėjų grupėmis visame pasaulyje. Laboratorijoje dirba ir dirba projektus tūkstančiai mokslininkų, doktorantų ir inžinierių, o eksperimentų duomenims apdoroti naudojamos didelės kompiuterinės sistemos ir tarptautiniai duomenų tinklai (pvz., Open Science Grid tipo infrastruktūros).

Asteroidas 11998 Fermilab pavadintas laboratorijos garbei, kas simbolizuoja Fermilabo indėlį į kosminius ir fundamentalius fizikos tyrimus bei jo tarptautinę reikšmę.