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[[Datei:Fermilab.jpg|mini|Luftbild des Fermilab]]
Das '''Fermi National Accelerator Laboratory''' oder kurz '''Fermilab''' ist ein Forschungszentrum für [[Teilchenphysik]], das vom US-amerikanischen [[Department of Energy]] betrieben wird. Es liegt etwa 50 Kilometer westlich von [[Chicago]] in [[Illinois]], auf dem Gebiet der Gemeinde [[Batavia (Illinois)|Batavia]] und beherbergte von 1983 bis 2011<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fnal.gov/pub/tevatron/ |titel=The Tevatron: 28 years of discovery and innovation |werk=Fermi National Accelerator Laboratory |hrsg=U.S. Department of Energy Office of Science |datum=2014-06-05 |sprache=en |abruf=2021-07-10}}</ref> das [[Tevatron]], das am 30. November 2009 vom [[Large Hadron Collider]] als energiereichster [[Teilchenbeschleuniger]] der Welt abgelöst wurde.

== Geschichte ==
1968 wurde das ''National Accelerator Laboratory'' gegründet. Gründungsdirektor war [[Robert R. Wilson]], der das Labor bis 1978 leitete. Nach ihm ist auch das 16-stöckige Hauptgebäude des Fermilab benannt (''Wilson Hall'', umgangssprachlich auch als ''High Rise'' bezeichnet; Architekt Alan H. Rider<ref>{{Internetquelle |url=https://history.fnal.gov/historical/art_arch/design.html |titel=Fermilab {{!}} History and Archives {{!}} Art and Architecture |datum=1976-03 |sprache=en |abruf=2023-04-06}}</ref>), das der gotischen Kathedrale ''[[Kathedrale von Beauvais|Saint-Pierre]]'' in [[Beauvais]], [[Frankreich]] nachempfunden wurde. Den heutigen Namen hat es 1974 zu Ehren von [[Enrico Fermi]] erhalten.
[[Datei:U.S. Department of Energy - Science - 270 026 001 (15720888362).jpg|mini|Wilson Hall]]

Am Fermilab wurden das [[Bottom-Quark]] (1977), das [[Top-Quark]] (1995) und das [[Tau-Neutrino]] (2000) entdeckt.

Nach der Amtszeit Robert Wilsons wurde das Institut von folgenden Direktoren geleitet:
* [[Leon Max Lederman]] (1978–1989),
* [[John Peoples]] (1989–1999),
* [[Michael Witherell]] (1999–2005),
* [[Piermaria Oddone|Pier J. Oddone]] (2005–2013) sowie
* [[Nigel Lockyer]] (2013–2022)
* [[Lia Merminga]] (seit 2022)<ref>{{Internetquelle |url=https://news.uchicago.edu/story/lia-merminga-appointed-director-fermilab |titel=Lia Merminga appointed director of Fermi National Accelerator Laboratory |werk=uchicago news |hrsg=University of Chicago
Office of Communications |datum=2022-04-05 |sprache=en |abruf=2023-04-11}}</ref>

== Aufbau ==
Es besteht im Wesentlichen aus zwei Beschleunigerringen:
* dem Hauptring (Main Injector), der Teilchen bis 200 [[Elektronenvolt|GeV]] beschleunigt. Dieser lief jedoch in den Jahren 1974–1982 auch mit 400 GeV, bis 1983 der zweite Beschleunigerring, das Tevatron, fertiggestellt wurde.
* Das Tevatron beschleunigt Teilchen bis zu 980 GeV (jeweils Protonen und Antiprotonen mit einer dementsprechenden Schwerpunktsenergie von rund 2 TeV) und hat einen Umfang von 6,5 Kilometern.

An zwei Wechselwirkungspunkten wurden die Protonen und Antiprotonen zur Kollision gebracht. Dort befinden sich die Detektoren [[D0-Experiment|D0]] und [[Collider Detector at Fermilab|CDF]]. Bei den Kollisionen wurden Zustände erreicht, wie sie kurz nach dem [[Urknall]] geherrscht haben. Die Experimente lieferten einen genaueren Aufschluss über den Aufbau der Materie. Unter anderem versuchte man, das [[Higgs-Boson]] nachzuweisen, welches im [[Standardmodell]] der [[Elementarteilchenphysik]] vorhergesagt wird. Trotz Hinweisen auf dieses Teilchen konnte es lange Zeit nicht eindeutig entdeckt werden. Der Nachweis des Higgs-Bosons 2013 am [[CERN]] bestätigte die Theorie der Massen der Elementarteilchen.

Das Tevatron wurde Ende 2011 stillgelegt und das Fermilab beteiligt sich an Experimenten am [[Large Hadron Collider|LHC]] des CERN.

== Weitere Experimente neben dem Tevatron und geplante Experimente ==
Am Fermilab laufen mehrere Experimente zur Neutrinophysik, [[MiniBooNE]] (Mini Booster Neutrino Experiment), [[SciBooNE]] (SciBar Booster Neutrino Experiment), [[MINERvA]] und [[NOvA]]. Das NOvA-Experiment umfasst neben einem im Fermilab positionierten „nahen“ Detektor auch einen etwa 800 km entfernten, in einer Mine in [[Minnesota]] untergebrachten, 14.000 Tonnen schweren „fernen“ Detektor.<ref>{{Internetquelle |url=https://novaexperiment.fnal.gov/how-does-nova-work/ |titel=How does NOvA work? |hrsg=Fermilab |sprache=en |abruf=2021-09-26}}</ref> Beide Detektoren erfassen Neutrinos aus der am Fermilab betriebenen gerichteten Neutrinoquelle NuMI ''(Neutrinos at the Main Injector)''. Vor NOvA wurde der NuMI-Neutrinostrahl bereits 2005 bis 2016 vom Experiment [[MINOS]] ''(Main Injector Neutrino Oscillation Search)'' verwendet, das ebenfalls über einen Nah- und einen Ferndetektor verfügte. Dieser war im 735 km entfernten [[Soudan Underground Laboratory]] installiert.

Seit 2019 befindet sich ein Protonen-Linearbeschleuniger hoher Intensivität (Proton Improvement Plan-II, PIP-II) im Bau, an dem bis Ende der 2020er Jahre mit ersten physikalischen Experimenten gerechnet wird.<ref>{{Internetquelle |url=https://news.fnal.gov/wp-content/uploads/pip-ii.pdf |titel=PIP-II Particle Accelerator Project |hrsg=Fermilab |datum=2023-10 |sprache=en |format=pdf |abruf=2025-08-22}}</ref>{{Zukunft|2030}}

Das [[Mu2e]] Experiment, das nach einer Umwandlung von [[Myon]]en in Elektronen suchen soll, ist weitgehend fertig gestellt.<ref>{{Internetquelle |url=https://mu2e.fnal.gov/ |titel=Mu2e: muon-to-electron-conversion experiment |hrsg=Fermilab |abruf=2025-08-22}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://agenda.infn.it/event/39892/contributions/241204/attachments/124671/183568/Mu2e-Chan2024.pdf |titel=Mu2e Physics and Mu2e experiment status |autor=Stefano Miscetti |datum=2024-09-09 |kommentar=Vortragsfolien |sprache=en |format=pdf |abruf=2025-08-22}}</ref> Ob erste Ergebnisse noch vor einem 2028 geplamten ''shutdown'' gewonnen werden können, ist offen.<ref>{{Internetquelle |url=https://pac.fnal.gov/wp-content/uploads/2025/04/PAC_Report_March_2025_Public.pdf |titel=Fermilab Physics Advisory Committee Spring’2025 Report |hrsg= |datum=2025-03 |sprache=en |format=pdf |abruf=2025-08-22}}</ref>{{Zukunft|2028}}

Die [[LBNF]] (Large Baseline Neutrino Facility),<ref>{{Internetquelle |url=https://lbnf.fnal.gov/ |titel=Facility for the Deep Underground Neutrino Experiment |hrsg=Fermilab |zugriff=2018-02-05}}</ref> die als Teil des ''[[Deep Underground Neutrino Experiment]]'' (DUNE) einen Neutrinostrahl 1300 Kilometer weit zu einem unterirdischen Detektor in der Homestake-Mine in Lead (South Dakota) schicken soll (wo schon das [[Homestake-Experiment]] stattfand).

Seit 2014 ist das Fermilab [[Holometer]] in Betrieb, ein [[Interferometer]]experiment, mit dem Fluktuationen der [[Raumzeit]] untersucht werden. Die ersten Resultate wurden 2016 publiziert.<ref>{{Internetquelle |url=https://holometer.fnal.gov/ |titel=Holometer |hrsg=Fermilab |zugriff=2018-02-05}}</ref>

== Sonstiges ==
Die Stromkosten im Jahr 2020 betrugen 11 Millionen US-Dollar bei einem Verbrauch von 217 GWh.<ref>{{Internetquelle |url=https://sustainability.fnal.gov/wp-content/uploads/2021/01/Fermilab-FY21-Site-Sustainability-Plan-posted.pdf |titel=Fermilab-FY21-Site-Sustainability-Plan |sprache=en |abruf=2021-07-06}}</ref> Weite Teile des Fermilab-Geländes sind unbebautes Land mit mehreren größeren Seen, die der Kühlwasserversorgung dienen. Auf einer Fläche von rund vier Quadratkilometern wurde die ursprüngliche [[Prärie]]vegetation Illinois’ wiederhergestellt. Auf Weiden innerhalb des Geländes wird eine [[Bison]]-Herde von etwa 50 Tieren gehalten. Das Gelände dient auch der Bevölkerung zur Naherholung.

== Weblinks ==
{{Commons|Fermilab}}
* [http://www.fnal.gov/ Offizielle Website]
* [http://www-d0.fnal.gov/ Homepage des D0-Experiments]
* [http://www-cdf.fnal.gov/ Homepage des CDF-Experiments]
* [https://science.energy.gov/fso/ U.S. Department of Energy: Fermi Site Office]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=k|GND=2056493-4|LCCN=n50071834|VIAF=133662328}}
{{Coordinate |NS=41/49/58/N |EW=88/15/8/W |type=landmark |region=US}}

[[Kategorie:Teilchenbeschleuniger]]
[[Kategorie:Forschungseinrichtung (Physik)]]
[[Kategorie:Enrico Fermi als Namensgeber]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]
[[Kategorie:Energieministerium der Vereinigten Staaten]]
[[Kategorie:Organisation (DuPage County)]]
[[Kategorie:Batavia (Illinois)]]
[[Kategorie:Forschungseinrichtung in den Vereinigten Staaten]]
[[Kategorie:Forschungseinrichtungsgründung 1968]]

Fermi National Accelerator Laboratory - Versionsgeschichte

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