Теватрон, ускорител на частици, който се намираше в Националната ускорителна лаборатория на Ферми (Fermilab) в Батавия, Илинойс. Fermilab е, а Tevatron беше опериран за Министерството на енергетиката на САЩ от University Research Research Association, консорциум от 85 изследователски университета в САЩ и четири университета, представляващи Канада, Италия и Япония. Теватронът беше най-високо енергийният ускорител на частици в света до 2009 г., когато бе заменен от големия адронен колайдер на Европейската организация за ядрени изследвания (ЦЕРН). Теватронът се затвори на 30 септември 2011 г.
Теватронът е конструиран през 80-те години под първия ускорител на частици на Фермилаб, протонен синхротрон в кръгъл тунел с обиколка 6,3 км (3,9 мили). Теватронът е бил свръхпроводящ синхротрон, който се възползва от по-високите сили на магнитното поле, произведени от 1000 свръхпроводящи магнити, за да ускорят протоните до значително по-високи енергийни нива. Целият пръстен се поддържа при 4,5 kelvins (-268,7 ° C, или -451,6 ° F) от течен хелий. Оригиналният синхротрон стана част от системата за инжектиране на предварителен ускорител за Tevatron, ускорявайки частиците до 150 GeV (1 GeV = 1 гига електронен волт = 1 милиард волта) и след това ги прехвърли в новия свръхпроводящ пръстен за ускорение до 900 GeV. През 1987 г. Теватрон започва работа като протон-антипротонов сблъсък - с протони 900-GeV, удрящи 900-GeV антипротони, за да осигури обща енергия на сблъсък от 1,8 тераелектронни волта (TeV; 1,8 трилиона електрон волта). Оригиналният основен пръстен е заменен през 1999 г. с нов предварителен ускорител - Главният инжектор, който има 3,3-километров (2,1 мили) магнитен пръстен. Главният инжектор достави по-интензивни лъчи към Теватрон и така увеличи броя на сблъсъците с частици с коефициент 10.
Премиерното откритие на Теватрон беше това на най-горния кварк, шестият и най-масов кварк, през 1995 г. Учените заключиха съществуването на най-горния кварк, произведен в резултат на сблъсъци на протон-антипротон 1.8-TeV, въз основа на неговото разложение. характеристики. През 2010 г. учените използват Теватрон, за да открият леко предпочитание на В-мезоните (частици, които съдържат дънен кварк), за да се разпадат в мюони, а не в антимуни. Това нарушение на симетрията на заряда може да доведе до обяснение защо във Вселената има повече материя от антиматерия.
При Фермилаб протонният лъч, първоначално под прикритието на отрицателни водородни йони (всеки един протон с два електрона), се заражда в 750-kV Cockcroft-Walton генератор и се ускорява до 400 MeV с линеен ускорител. След това въглеродно фолио отнема електроните от йони и протоните се инжектират в Booster, малък синхротрон с диаметър 150 метра (500 фута), който ускорява частиците до 8 GeV. От бустер протоните бяха прехвърлени към главния инжектор, където те бяха допълнително ускорени до 150 GeV, преди да бъдат подадени до последния етап на ускорение в Tevatron.
Антипротоните се получават чрез насочване на протони, ускорени до 120 GeV от главния инжектор в Fermilab, към никелова цел. Антипротоните бяха отделени от други частици, получени при сблъсъка в мишената и бяха фокусирани от литиева леща, преди да бъдат подадени в пръстен, наречен дебючър, където те претърпяха стохастично охлаждане. Те се предават първо на акумулаторен пръстен, а след това на пръстена на Recycler, където се съхраняват, докато не се намери достатъчно количество за инжектиране в главния инжектор. Това осигурява ускорение до 150 GeV, преди да се прехвърли на Tevatron.
Протоните и антипротоните се ускоряват едновременно в Tevatron до около 1 TeV, в противодействащи лъчи. Достигайки максималната си енергия, двата лъча се съхраняват и след това се оставят да се сблъскат в точки около пръстена, където са разположени детектори за улавяне на частици, получени при сблъсъка.
По време на съхранението в Теватрон гредите постепенно се разпространяват, така че сблъсъците стават по-редки. На този етап гредите бяха „изхвърлени“ в графитна мишена и бяха направени пресни греди. Този процес изхаби до 80 процента от антипротоните, които бяха трудни за изработване, така че при изграждането на главния инжектор беше изградена и машина за извличане и съхраняване на старите антипротони. Recycler, разположен в същия тунел като Главния инжектор, представлява пръстен за съхранение, изграден от 344 постоянни магнити. Тъй като на този етап не е необходимо да се променя енергията на антипротоните, не е необходимо магнитното поле да се променя. Използването на постоянни магнити спестява енергийни разходи. Recycler "охлажда" старите антипротони от Tevatron и също така ги реинтегрира с нов антипротонов лъч от акумулатора. По-интензивните антипротонови лъчи, произведени от Recycler, удвоиха броя на сблъсъците в Tevatron.
До 2000 г. протоните с 800 GeV се извличат от Tevatron и се насочват към цели, за да се получат разнообразни лъчи от частици за различни експерименти. Главният инжектор след това се превърна в основната машина за осигуряване на извлечени лъчи, с по-ниската енергия от 120 GeV, но с много по-висока интензивност, отколкото предоставя Tevatron.
