Национальная лаборатория Лоуренса Беркли ( LBNL ), обычно называемая лабораторией Беркли , является национальной лабораторией США, которая проводит научные исследования от имени Министерства энергетики . Расположенный в горах в Беркли , штат Калифорния , лаборатория выходит на кампусе Калифорнийского университета, Беркли .
Девиз | Предлагая научные решения миру |
---|---|
Учредил | 26 августа 1931 г . |
Тип исследования | Научные исследования и энергетические технологии |
Бюджет | 1,1 миллиарда долларов США (2019) [1] |
Директор | Майкл Уизерелл |
Персонал | 3 816 [2] |
Студенты | 800 |
Адрес | 1 Cyclotron Road |
Место расположения | Беркли , Калифорния , США 37.876 ° N 122.247 ° W 37 ° 52′34 ″ с.ш. 122 ° 14′49 ″ з.д. / Координаты : 37 ° 52′34 ″ с.ш. 122 ° 14′49 ″ з.д. / 37,876 ° с. Ш. 122,247 ° з. |
Кампус | 200 акров (81 га) |
Операционное агентство | Калифорнийский университет |
Лауреаты Нобелевской премии | 13 [3] |
Веб-сайт | www |
История
1931–1941
Лаборатория была основана 26 августа 1931 года Эрнестом Лоуренсом как Радиационная лаборатория Калифорнийского университета в Беркли , связанная с физическим факультетом. Физические исследования были сосредоточены вокруг его нового прибора, циклотрона , типа ускорителя элементарных частиц, за который он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1939 году. [4] На протяжении 1930-х годов Лоуренс настаивал на создании все более и более крупных машин для физических исследований, ухаживая за ним. частных благотворителей для финансирования. Он был первым, кто сформировал большую команду для создания крупных проектов, чтобы делать открытия в области фундаментальных исследований. [5] В конце концов эти машины стали слишком большими, чтобы их можно было разместить на территории университета, и в 1940 году лаборатория переехала на свое нынешнее место на холме над университетским городком. [4] В состав команды, сформированной за этот период, входят еще двое молодых ученых, которые впоследствии основали большие лаборатории; Дж. Роберт Оппенгеймер основал Лос-Аламосскую лабораторию , а Роберт Уилсон основал Фермилаб .
1942–1950
Лесли Гровс посетил Радиационную лабораторию Лоуренса в конце 1942 года, когда он организовывал Манхэттенский проект , впервые встретившись с Дж. Робертом Оппенгеймером . Оппенгеймеру было поручено организовать усилия по разработке ядерной бомбы, и он основал сегодняшнюю Лос-Аламосскую национальную лабораторию, чтобы сохранить эту работу в секрете. [5] В RadLab, Лоуренс и его коллеги разработали технологию электромагнитного обогащения из урана , используя свой опыт циклотрона. В calutrons (названный в честь университета) основной единицей массивной стали Y-12 завода в Ок - Ридж , Теннесси . Лаборатория Лоуренса помогла внести свой вклад в то, что было признано тремя наиболее ценными технологическими разработками войны (атомная бомба, неконтактный взрыватель и радар). Циклотрон, строительство которого застопорилось во время войны, был завершен в ноябре 1946 года. Манхэттенский проект был закрыт двумя месяцами позже.
1951–2018 гг.
После войны Радиационная лаборатория стала одной из первых лабораторий, вошедших в Комиссию по атомной энергии (AEC) (ныне Министерство энергетики, DOE). Наиболее засекреченная работа оставалась в Лос-Аламосе, но RadLab продолжала участвовать. Эдвард Теллер предложил создать вторую лабораторию, подобную Лос-Аламосу, чтобы конкурировать с их разработками. Это привело к созданию ответвления RadLab (ныне Ливерморская национальная лаборатория ) в 1952 году. Часть работ RadLab была передана в новую лабораторию, но некоторые секретные исследования продолжались в лаборатории Беркли до 1970-х годов, когда она стала лаборатория, предназначенная только для несекретных научных исследований.
Вскоре после смерти Лоуренса в августе 1958 года Радиационная лаборатория Калифорнийского университета (оба отделения) была переименована в Радиационную лабораторию Лоуренса. Локация в Беркли стала лабораторией Лоуренса Беркли в 1971 г. [6] [7], хотя многие продолжали называть ее RadLab. Постепенно в обиход вошла еще одна сокращенная форма - LBL. Его официальное название было изменено на Национальная лаборатория Эрнеста Орландо Лоуренса в Беркли в 1995 году, когда к названиям всех лабораторий Министерства энергетики было добавлено слово «Национальная». "Эрнест Орландо" позже был исключен, чтобы сократить название. Сегодня лабораторию обычно называют лабораторией Беркли. [8]
Записки по физике Альвареса - это набор неофициальных рабочих документов большой группы физиков, инженеров, программистов и технических специалистов во главе с Луисом В. Альваресом с начала 1950-х годов до его смерти в 1988 году. Более 1700 записок доступны в Интернете, организовано лабораторией. [9]
В 2018 году лаборатория по-прежнему принадлежит Министерству энергетики США под управлением Калифорнийского университета . Такие компании, как Intel, финансировали лабораторные исследования вычислительных чипов. [10]
Директора лабораторий
- (1931–1958): Эрнест Лоуренс
- (1958–1972): Эдвин Макмиллан
- (1973–1980): Эндрю Сесслер
- (1980–1989): Дэвид Ширли
- (1989–2004): Чарльз В. Шэнк
- (2004–2008): Стивен Чу
- (2009–2016): Пол Аливисатос
- (2016 – настоящее время): Майкл Уизерелл
Научная миссия
С 1950-х годов по настоящее время лаборатория Беркли сохраняет свой статус крупного международного центра физических исследований, а также диверсифицирует свою исследовательскую программу почти во всех областях научных исследований. Его миссия - решать самые насущные и глубокие научные проблемы, стоящие перед человечеством, проводить фундаментальные исследования для безопасного энергетического будущего, понимать живые системы для улучшения окружающей среды, здоровья и снабжения энергией, понимать материю и энергию во Вселенной, строить и безопасно эксплуатировать ведущие научные учреждения страны и готовят новое поколение ученых и инженеров
20 научных подразделений лаборатории организованы в шести областях исследований: вычислительные науки, физические науки, науки о Земле и окружающей среде, биологические науки, энергетические науки и энергетические технологии. [11] Лаборатория Беркли имеет шесть основных научных направлений: продвижение интегрированной фундаментальной науки об энергии, интегративной науки о биологических и экологических системах, передовых вычислений для воздействия на науку, открытие фундаментальных свойств материи и энергии, ускорители будущего и разработка инноваций в энергетических технологиях для устойчивое будущее. [12] Лоуренс считал, что научные исследования лучше всего проводить с участием групп людей с разными областями знаний, работающих вместе. Его концепция совместной работы - это традиция лаборатории Беркли, которая продолжается и сегодня.
Лаборатория Беркли управляет пятью основными национальными пользовательскими центрами Управления науки Министерства энергетики США:
- Advanced Light Source (ALS) является синхротронного источника света с 41 линиями пучка , обеспечивающих ультрафиолет, мягкого рентгеновского и жесткого рентгеновского излучения света в научных экспериментах. БАС - один из самых ярких в мире источников мягкого рентгеновского излучения, которое используется для характеристики электронной структуры вещества и выявления микроскопических структур с элементарной и химической специфичностью. Ежегодно около 2500 ученых-пользователей проводят исследования в ALS. Лаборатория Беркли предлагает модернизировать систему ALS, которая увеличит когерентный поток мягкого рентгеновского излучения на два-три порядка.
- Объединенный институт Генома (JGI) поддерживает геномные исследования в поддержке миссий Министерства энергетики в области альтернативной энергетики, глобальном цикле углерода и управлениях окружающей среды. Лабораториями-партнерами JGI являются Лаборатория Беркли, Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора (LLNL), Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL), Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория (PNNL) и Институт биотехнологии HudsonAlpha. Центральная роль JGI заключается в разработке разнообразных крупномасштабных экспериментальных и вычислительных возможностей для привязки последовательности к биологическим открытиям, имеющим отношение к исследованиям в области энергетики и окружающей среды. [13] Около 1200 ученых-пользователей ежегодно используют возможности JGI для своих исследований.
- The Molecular Foundry - это многопрофильный исследовательский центр в области нанонауки. Его семь исследовательских центров сосредоточены на визуализации и манипулировании наноструктурами, нанофабрикации, теории наноструктурных материалов, неорганических наноструктурах, биологических наноструктурах, органическом и макромолекулярном синтезе и электронной микроскопии. [14] Около 700 ученых-пользователей ежегодно используют эти средства в своих исследованиях.
- Национальный энергетический научно - исследовательский вычислительный центр (NERSC) является научно - вычислительным средством , которое обеспечивает крупномасштабные вычисления для несекретных научных программ Министерства энергетики. Его текущие системы обеспечивают более 3 миллиардов вычислительных часов ежегодно. NERSC поддерживает 6000 научных пользователей из университетов, национальных лабораторий и промышленности.
- Сеть энергетических наук (ESnet) - это высокоскоростная сетевая инфраструктура, оптимизированная для очень больших потоков научных данных. ESNet обеспечивает подключение ко всем основным объектам и объектам Министерства энергетики США, и ежемесячно по сети транспортируется примерно 35 петабайт трафика.
Лаборатория Беркли является ведущим партнером Объединенного института биоэнергетики (JBEI), расположенного в Эмеривилле, Калифорния . Другими партнерами являются Sandia National Laboratories , кампусы Калифорнийского университета (UC) в Беркли и Дэвисе, Научный институт Карнеги и Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (LLNL). Основная научная миссия JBEI - продвигать разработку следующего поколения биотоплива - жидкого топлива, получаемого из солнечной энергии, хранящейся в биомассе растений. JBEI - один из трех новых исследовательских центров по биоэнергетике Министерства энергетики США.
Лаборатория Беркли играет важную роль в двух центрах энергетических инноваций Министерства энергетики США. [15] Миссия Объединенного центра искусственного фотосинтеза (JCAP) - найти рентабельный метод производства топлива с использованием только солнечного света, воды и углекислого газа. Ведущим учреждением JCAP является Калифорнийский технологический институт, а вторым институциональным центром является лаборатория Беркли. [16] Миссия Объединенного центра исследований в области накопления энергии (JCESR) заключается в создании аккумуляторных технологий следующего поколения, которые преобразуют транспорт и электросети. [17] Аргоннская национальная лаборатория возглавляет JCESR, а лаборатория Беркли - главный партнер.
Операции и управление
Калифорнийский университет управляет Национальной лабораторией Лоуренса Беркли по контракту с Министерством энергетики. Участок состоит из 76 зданий (принадлежащих Министерству энергетики США ), расположенных на 200 акрах (0,81 км 2 ), принадлежащих университету в Беркли-Хиллз. В общей сложности в лаборатории работает около 4000 сотрудников UC, из которых около 800 - студенты или постдоки, и каждый год в ней принимают участие более 3000 приглашенных ученых. В лаборатории работают около двух десятков сотрудников Министерства энергетики, которые обеспечивают федеральный надзор за работой лаборатории Беркли для Министерства энергетики. Директор лаборатории Майкл Уизерелл назначается регентами университета и подчиняется президенту университета. Хотя лаборатория Беркли управляется Калифорнийским университетом независимо от кампуса Беркли, эти две организации тесно взаимосвязаны: более 200 исследователей лаборатории Беркли занимают совместные должности в качестве преподавателей Калифорнийского университета в Беркли.
Бюджет лаборатории на 2019 финансовый год составил 1,1 миллиарда долларов США. [1]
Научные достижения, изобретения и открытия
Известные научные достижения лаборатории со времен Второй мировой войны включают наблюдение антипротона , открытие нескольких трансурановых элементов и открытие ускоряющейся Вселенной .
С момента основания с лабораторией Беркли сотрудничали 13 исследователей ( Эрнест Лоуренс , Гленн Т. Сиборг , Эдвин М. Макмиллан , Оуэн Чемберлен , Эмилио Г. Сегре , Дональд А. Глейзер , Мелвин Кальвин , Луис В. Альварес , Юан Т. Ли , Стивен Чу , Джордж Ф. Смут , Сол Перлмуттер и Дженнифер Дудна ) были удостоены Нобелевской премии по физике или Нобелевской премии по химии . Кроме того, двадцать три сотрудника Berkeley Lab, участвовавшие в работе Межправительственной группы экспертов по изменению климата , разделили Нобелевскую премию мира 2007 года с бывшим вице-президентом Альбертом Гором . [3]
Семьдесят ученых из лаборатории Беркли являются членами Национальной академии наук США (NAS), что является одной из самых высоких наград для ученого в Соединенных Штатах. [2] Тринадцать ученых из лаборатории Беркли получили Национальную медаль науки , высшую награду страны за достижения в области научных исследований. [2] Восемнадцать инженеров из лаборатории Беркли были избраны в Национальную инженерную академию , а трое ученых из лаборатории Беркли были избраны в Национальную академию медицины . [2] Nature Index ставит Лабораторию на шестое место в мире среди правительственных исследовательских организаций; это единственная из шести лучших лабораторий, которая представляет собой отдельную лабораторию, а не систему лабораторий. [18]
Физики лаборатории Беркли открыли такие элементы, как астат , нептуний , плутоний , кюрий , америций , берклий *, калифорний *, эйнштейний , фермий , менделевий , нобелий , лоуренсий *, дубний и сиборгий *. Элементы, отмеченные звездочкой (*), названы в честь университетских профессоров Лоуренса и Сиборга. Сиборг был главным ученым, участвовавшим в их открытии. Элемент технеций был открыт после того, как Эрнест Лоуренс дал Эмилио Сегре полоску молибдена из циклотрона лаборатории Беркли. [19] Изготовленные доказательства , используемые , чтобы требовать создания oganesson и Ливерморий от Виктора Нин , исследователь работал в Лаборатории Беркли, привели к ретракции двух статей. [20]
Изобретения и открытия, которые предстоит сделать в лаборатории Беркли, включают: «умные» окна со встроенными электродами, которые позволяют оконному стеклу реагировать на изменения солнечного света, синтетические гены для борьбы с малярией и суперпрепараты против СПИДа, основанные на достижениях в синтетической биологии , электронные балласты для повышения эффективности освещение, Home Energy Saver , первый в Интернете инструмент для домашнего энергетического аудита, карманный пробоотборник ДНК под названием PhyloChip и Berkeley Darfur Stove, в котором дров расходуется на четверть меньше, чем в традиционных кухонных плитах . Одно из самых заметных достижений лаборатории Беркли - открытие темной энергии . В течение 1980-х и 1990-х годов физики и астрономы лаборатории Беркли сформировали проект « Космология сверхновых» (SCP), используя сверхновые типа Ia в качестве «стандартных свечей» для измерения скорости расширения Вселенной. Их успешные методы стимулировали конкуренцию, в результате чего в начале 1998 года и SCP, и команда по поиску сверхновых High-Z объявили об удивительном открытии ускорения расширения; причину вскоре назвали темной энергией.
Артур Розенфельд , старший научный сотрудник лаборатории Беркли, был ведущим национальным поборником энергоэффективности с 1975 года до своей смерти в 2017 году. Он руководил работой лаборатории, разработавшей несколько технологий, радикально повысивших эффективность: компактные люминесцентные лампы, холодильники с низким энергопотреблением, и окна, задерживающие тепло. Он основал в лаборатории Центр строительной науки, который превратился в Отдел строительных технологий и городских систем. Он разработал первые стандарты энергоэффективности для зданий и бытовой техники в Калифорнии, которые помогли штату поддерживать постоянное потребление электроэнергии на душу населения - явление, называемое эффектом Розенфельда. Отдел энергоэффективности и воздействия на окружающую среду продолжает создавать исследовательскую основу для национальных стандартов энергоэффективности и работает с Китаем, Индией и другими странами, помогая в разработке их стандартов. [21]
Карл Хабер и Виталий Фадеев из Berkeley Lab разработали систему IRENE для оптического сканирования аудиодисков и цилиндров. [22]
В декабре 2018 года исследователи из Intel Corp. и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли опубликовали статью в журнале Nature , в которой описывался чип, «сделанный из квантовых материалов, называемых магнитоэлектрическими мультиферроиками, вместо обычного кремния», чтобы обеспечить повышенную обработку и снизить потребление энергии для поддержки такие технологии, как искусственный интеллект . [10]
Рекомендации
- ^ a b «Годовой отчет» . Офис финансового директора . LBNL . Проверено 21 сентября 2020 года .
- ^ а б в г «О лаборатории» . LBNL . Проверено 21 сентября 2020 года .
- ^ а б Нобелевские лауреаты Национальной лаборатории Лоуренса Беркли , данные получены 21 сентября 2020 г.
- ^ а б «Лоуренс и его лаборатория: Глава 1: Новая лаборатория для новой науки» . Lbl.gov . Проверено 12 июля 2009 года .
- ^ а б Хилцик, Майкл (2015). Большая наука . Саймон и Шустер. ISBN 978-1-4516-7576-4.
- ^ «Эрнест Лоуренс и М. Стэнли Ливингстон» . Американское физическое общество . Проверено 9 мая 2014 года .
- ^ Калифорнийский университет | Офис президента (последний просмотр 15 июля 2013 г.).
- ^ «Циклотрон Эрнеста Лоуренса» . Lbl.gov. 27 августа 1958 . Проверено 12 июля 2009 года .
- ^ "Записки по физике Альвареса" .
- ^ а б Рэйчел Сэндлер (7 декабря 2018 г.). «Как исследования Intel и Berkeley Lab могут помочь в развитии индустрии микросхем ИИ с оборотом 10 миллиардов долларов» . Деловой журнал Кремниевой долины . Проверено 9 декабря 2018 года .
- ^ «Области исследований в лаборатории Беркли» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.
- ^ «Десятилетние планы Министерства энергетики США для Управления научных национальных лабораторий» (PDF) . Министерство энергетики США.
- ^ «Обновление стратегического планирования Объединенного института генома Министерства энергетики США» (PDF) . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 8 мая 2016 года .
- ^ «Объекты Молекулярного литейного производства» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинального 19 ноября 2017 года . Проверено 8 мая 2016 года .
- ^ «Центры инноваций Министерства энергетики и энергетики» . Министерство энергетики.
- ^ «Объединенный центр искусственного фотосинтеза» .
- ^ «Объединенный центр исследований в области накопления энергии» . Архивировано из оригинального 26 декабря 2017 года . Проверено 9 мая, 2016 .
- ^ «Индекс природы: правительственные таблицы за 2018 год» . natureindex.com . Проверено 18 июня 2019 года .
- ^ «Химические элементы, обнаруженные в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли» . Lbl.gov. 7 июня 1999 . Проверено 12 июля 2009 года .
- ^ Далтон, Рекс (2002). «Звезды, упавшие на Землю». Природа . 420 (6917): 728–9. Bibcode : 2002Natur.420..728D . DOI : 10.1038 / 420728a . PMID 12490902 . S2CID 4398009 .
- ^ «Отдел энергоэффективности и воздействия на окружающую среду» . LBL.gov.
- ^ Машина, сохраняющая историю записанного звука . Атлантика , 13 июня 2014 года.
Внешние ссылки
- Официальный веб-сайт
- Исторический американский технический отчет (HAER) № CA-186-A, « Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, Беватрон », 132 фотографии, 149 страниц данных, 14 страниц с заголовками
- HAER No. CA-186-B, " Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, SuperHilac ", 18 фотографий, 17 страниц данных, 2 страницы с подписями к фотографиям
- «Управление лабораторий Калифорнийского университета» . Калифорнийский университет . Проверено 18 апреля 2016 года .
- «Радиолаборатория - Эрнест Лоуренс и циклотрон» . Американский институт физики . Проверено 18 апреля 2016 года .
- Heilbron, JL; Зайдель, Роберт В .; Уитон, Брюс Р. "Лоуренс и его лаборатория: взгляд историка на годы Лоуренса" . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 18 апреля 2016 года .
- «Век физики в Беркли: время зарождения« большой науки », 1930-1950» . Калифорнийский университет в Беркли . Проверено 18 апреля 2016 года .
- «Видео SPIE: Пол Аливисатос: директор лаборатории Беркли преодолевает неопределенные времена с упором на исследования» . Отдел новостей SPIE . 30 мая 2014 г. doi : 10.1117 / 2.321405.05 . Проверено 18 апреля 2016 года .