Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Национальная лаборатория Лоуренса Беркли
Молекулярная литейная лаборатории
ДевизПредлагая научные решения миру
Учредил26 августа 1931 г . ; 89 лет назад ( 1931-08-26 )
Тип исследованияНаучные исследования и энергетические технологии
Бюджет1,1 миллиарда долларов США (2019) [1]
ДиректорМайкл Уизерелл
Сотрудники3 816 [2]
Студенты800
Место расположенияБеркли , Калифорния, США 37.876 ° N 122.247 ° W Координаты : 37.876 ° N 122.247 ° W
37 ° 52′34 ″ с.ш. 122 ° 14′49 ″ з.д. /  / 37,876; -122,24737 ° 52′34 ″ с.ш. 122 ° 14′49 ″ з.д. /  / 37,876; -122,247
Кампус200 акров (81 га)
Операционное агентство
Калифорнийский университет
13 [3]
Интернет сайтwww .lbl .gov

Национальной лаборатории Лоренса Беркли ( LBNL ), как правило , называют Berkeley Lab , является национальная лаборатория США , которая проводит научные исследования по поручению Министерства энергетики . Расположенный в горах в Беркли , штат Калифорния , лаборатория выходит на кампусе Калифорнийского университета, Беркли .

История [ править ]

1931–1941 [ править ]

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 инструмента, 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 крупных машин для физических исследований, ухаживая за частных благотворителей для финансирования. Он был первым, кто сформировал большую команду для создания больших 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 [ править ]

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 Oak Ridge, 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 [ править ]

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. Местоположение в Беркли стало 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]

Сотрудники радиационной лаборатории Калифорнийского университета на ярме магнита 60-дюймового циклотрона, 1938 год; Показаны лауреаты Нобелевской премии Эрнест Лоуренс , Эдвин Макмиллан и Луис Альварес , а также Дж. Роберт Оппенгеймер и Роберт Р. Уилсон .

Директора лабораторий [ править ]

  • (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 [ править ]

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, интегральной 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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 электросеть. [17] Аргоннская национальная лаборатория возглавляет JCESR, а лаборатория Беркли - главный партнер.

Операции и управление [ править ]

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 Уитерелл назначается регентами университета.и отчитывается перед президентом 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 [ править ]

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 в качестве участниковМежправительственная группа экспертов по изменению климата разделила 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 технецийбыл обнаружен 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 1980-х и 1990-х годах физики и астрономы лаборатории Беркли сформировалиПроект Supernova Cosmology Project (SCP), использующий 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 сторонником энергоэффективности в стране с 1975 года до своей смерти в 2017 году. Он руководил работой лаборатории, которая разработала несколько технологий, радикально повысивших эффективность: компактные люминесцентные лампы, энергосберегающие холодильники и окна это ловушка тепла. 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 другие страны, чтобы помочь разработать свои стандарты.[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, а не из обычного кремния», чтобы обеспечить повышенную обработку и снизить потребление энергии до минимума. поддержка таких технологий, как искусственный интеллект . [10]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Годовой отчет» . Офис финансового директора . LBNL . Проверено 21 сентября 2020 года .
  2. ^ a b c d "О лаборатории" . LBNL . Проверено 21 сентября 2020 года .
  3. ^ a b Нобелевские лауреаты Национальной лаборатории Лоуренса Беркли , получено 21 сентября 2020 г.
  4. ^ a b «Лоуренс и его лаборатория: Глава 1: Новая лаборатория для новой науки» . Lbl.gov . Проверено 12 июля 2009 года .
  5. ^ a b Hiltzik, Майкл (2015). Большая наука . Саймон и Шустер. ISBN 978-1-4516-7576-4.
  6. ^ "Эрнест Лоуренс и М. Стэнли Ливингстон" . Американское физическое общество . Проверено 9 мая 2014 года .
  7. ^ Калифорнийский университет | Офис президента (последний просмотр 15 июля 2013 г.).
  8. ^ "Циклотрон Эрнеста Лоуренса" . Lbl.gov. 27 августа 1958 . Проверено 12 июля 2009 года .
  9. ^ "Записки по физике Альвареса" .
  10. ^ a b Рэйчел Сэндлер (7 декабря 2018 г.). «Как исследования Intel и Berkeley Lab могут помочь развитию индустрии микросхем искусственного интеллекта с оборотом в 10 миллиардов долларов» . Деловой журнал Кремниевой долины . Проверено 9 декабря 2018 года .
  11. ^ "Области исследований в лаборатории Беркли" . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.
  12. ^ "Десятилетние планы Министерства энергетики США для Управления научных национальных лабораторий" (PDF) . Министерство энергетики США.
  13. ^ «Обновление стратегического планирования Объединенного института генома Министерства энергетики США» (PDF) . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 8 мая 2016 года .
  14. ^ «Объекты в Молекулярной литейной» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинального 19 ноября 2017 года . Проверено 8 мая 2016 года .
  15. ^ «Центры инноваций в области энергетики Министерства энергетики США» . Министерство энергетики.
  16. ^ "Объединенный центр искусственного фотосинтеза" .
  17. ^ "Объединенный центр исследований в области хранения энергии" . Архивировано из оригинального 26 декабря 2017 года . Проверено 9 мая, 2016 .
  18. ^ "Nature Index: правительственные таблицы 2018" . natureindex.com . Проверено 18 июня 2019 года .
  19. ^ "Химические элементы, обнаруженные в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли" . Lbl.gov. 7 июня 1999 . Проверено 12 июля 2009 года .
  20. Перейти ↑ Dalton, Rex (2002). «Звезды, упавшие на Землю». Природа . 420 (6917): 728–9. Bibcode : 2002Natur.420..728D . DOI : 10.1038 / 420728a . PMID 12490902 . S2CID 4398009 .  
  21. ^ «Отдел энергоэффективности и воздействия на окружающую среду» . LBL.gov.
  22. ^ Машина, сохраняющая историю записанного звука . Атлантика , 13 июня 2014 года.

Внешние ссылки [ править ]

  • 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 .