Национальная лаборатория Лоуренса Беркли - Lawrence Berkeley National Laboratory

Национальная лаборатория Лоуренса Беркли
Молекулярная литейная лаборатории
ДевизПредлагая миру научные решения
Создано26 августа 1931 г.; 89 лет назад (1931-08-26)
Тип исследованияНаучные исследования и энергетические технологии
БюджетАМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР$ 1.1 миллиард (2019)[1]
ДиректорМайкл Уизерелл
Штат сотрудников3,816[2]
Ученики800
РасположениеБеркли, Калифорния, США
37 ° 52′34 ″ с.ш. 122 ° 14′49 ″ з.д. / 37,876 ° с. Ш. 122,247 ° з. / 37.876; -122.247Координаты: 37 ° 52′34 ″ с.ш. 122 ° 14′49 ″ з.д. / 37,876 ° с. Ш. 122,247 ° з. / 37.876; -122.247
Кампус200 акров (81 га)
Операционное агентство
Калифорнийский университет
13[3]
Интернет сайтwww.lbl.gov

В Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL), обычно называемый Лаборатория Беркли, это Национальная лаборатория США который проводит научные исследования от имени Департамент энергетики. Расположен в холмы из Беркли, Калифорния, лаборатория выходит на кампус Калифорнийского университета в Беркли.

История

1931–1941

Лаборатория была основана 26 августа 1931 г. Эрнест Лоуренс, как Радиационная лаборатория Калифорнийский университет в Беркли, связанный с физическим факультетом. Физические исследования были сосредоточены вокруг его нового инструмента, циклотрон, тип ускоритель частиц за что он был награжден Нобелевская премия по физике в 1939 г.[4] На протяжении 1930-х годов Лоуренс стремился создавать все более крупные машины для физических исследований, обхаживая частных лиц. филантропы 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 группы, сформированной в этот период, входят еще двое молодых ученых, которые впоследствии основали большие лаборатории; Дж. Роберт Оппенгеймер основанный Лос-Аламосская лаборатория, и Роберт Уилсон основанный Фермилаб.

1942–1950

Лесли Гровс посетил Радиационную лабораторию Лоуренса в конце 1942 г., когда организовывал Манхэттенский проект, встреча Дж. Роберт Оппенгеймер в первый раз. Оппенгеймеру было поручено организовать ядерная бомба усилия по развитию и основал сегодня Лос-Аламосская национальная лаборатория чтобы сохранить работу в секрете.[5] В RadLab Лоуренс и его коллеги разработали технику электромагнитное обогащение из уран используя свой опыт работы с циклотронами. В калютроны (названный в честь Университета) стал основной единицей массового Y-12 объект в Oak Ridge, Теннесси. Лаборатория Лоуренса внесла 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

После войны Радиационная лаборатория стала одной из первых лабораторий, вошедших в состав Комиссия по атомной энергии (AEC) (ныне Министерство энергетики, Министерство энергетики). Наиболее засекреченная работа оставалась в Лос-Аламосе, но RadLab продолжала участвовать. Эдвард Теллер предложили создать вторую лабораторию, подобную Лос-Аламосу, чтобы конкурировать с их разработками. Это привело к созданию ответвления RadLab (ныне Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора ) 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 лабораторией, посвященной только неклассифицированным научным исследованиям.

Вскоре после смерти Лоуренса в августе 1958 года Радиационная лаборатория Калифорнийского университета (оба отделения) была переименована в Радиационную лабораторию Лоуренса. В 1971 году местом расположения Беркли стала лаборатория Лоуренса Беркли.[6][7] хотя многие продолжали называть его RadLab. Постепенно в обиход вошла еще одна сокращенная форма - LBL. Его официальное название было изменено на Национальная лаборатория Эрнеста Орландо Лоуренса 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 неформальных рабочие бумаги большой группы физиков, инженеров, программистов и техников во главе с Луис В. Альварес с начала 1950-х до его смерти в 1988 году. Более 1700 меморандумов доступны в Интернете, размещены в Лаборатории.[9]

В 2018 году лаборатория останется в собственности Министерства энергетики США, а руководство Калифорнийский университет. Такие компании как Intel финансировали лабораторные исследования вычислительных чипов.[10]

Сотрудники радиационной лаборатории Калифорнийского университета на ярме магнита 60-дюймового циклотрона, 1938 год; Лауреаты Нобелевской премии Эрнест Лоуренс, Эдвин Макмиллан, и Луис Альварес показаны, в дополнение к Дж. Роберт Оппенгеймер и Роберт Р. Уилсон.

Директора лабораторий

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 практически во всех областях научных исследований. Его миссия состоит в том, чтобы 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 работать 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, интегральная наука о биологических и экологических системах, передовые вычисления для воздействия на науку, открытие фундаментальных свойств материи и энергии, ускорители будущего и разработка инноваций в энергетических технологиях для устойчивого будущего. .[12] Лоуренс считал, что научные исследования лучше всего проводить в группах людей с различными 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. В Расширенный источник света (ALS) - это синхротронный источник света с 41 лучевой линией, обеспечивающий ультрафиолетовое, мягкое и жесткое рентгеновское излучение для научных экспериментов. 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 усовершенствовать систему ALS, которая увеличит когерентный поток мягкого рентгеновского излучения на два-три порядка.
  2. В Объединенный институт генома (JGI) поддерживает геномные исследования в поддержку миссий Министерства энергетики в области альтернативной энергетики, глобального круговорота углерода и управления окружающей средой. Лабораториями-партнерами JGI являются Berkeley Lab, Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора (LLNL), Национальная лаборатория Окриджа (ORNL), Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория (PNNL) и Институт биотехнологии HudsonAlpha. Центральная роль JGI заключается в разработке разнообразных крупномасштабных экспериментальных и вычислительных возможностей для связи последовательности с биологическими открытиями, имеющими отношение к исследованиям в области энергетики и окружающей среды.[13] Около 1200 ученых-пользователей ежегодно используют возможности JGI для своих исследований.
  3. В Молекулярное литейное производство является многопрофильным исследовательским центром 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. В Национальный вычислительный центр энергетических исследований (NERSC) - это научно-вычислительный центр, который обеспечивает крупномасштабные вычисления для несекретных исследовательских 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. В 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, а сеть передает около 35 петабайт трафика каждый месяц.

Berkeley Lab - ведущий партнер в Объединенный институт биоэнергетики (JBEI), расположенный в Эмеривилл, Калифорния. Другими партнерами являются Сандийские национальные лаборатории, кампусы Калифорнийского университета (UC) в Беркли и Дэвис, Институт науки Карнеги и Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (LLNL). Основная научная миссия JBEI - продвигать разработку следующего поколения биотопливо - жидкое топливо, получаемое из солнечной энергии, хранящейся в биомассе растений. JBEI - один из трех новых исследовательских центров по биоэнергетике (BRC) Министерства энергетики США.

Лаборатория Беркли играет важную роль в двух центрах энергетических инноваций Министерства энергетики США.[15] Миссия Объединенный центр искусственного фотосинтеза (JCAP) заключается в поиске экономичного метода производства топлива с использованием только солнечного света, воды и двуокиси углерода. Ведущее учреждение для JCAP - это Калифорнийский технологический институт и лаборатория Беркли - второй институциональный центр.[16] Миссия Объединенного центра исследований в области накопления энергии (JCESR) заключается в создании аккумуляторных технологий следующего поколения, которые изменят транспорт и электросети.[17] Аргоннская национальная лаборатория возглавляет JCESR, а Berkeley Lab является основным партнером.

Операции и управление

Калифорнийский университет управляет Национальной лабораторией Лоуренса Беркли по контракту с Министерством энергетики. Участок состоит из 76 зданий (принадлежащих Министерство энергетики США ) расположен на 200 акрах (0,81 км2) принадлежит 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 нее 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 регенты 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 доллара США миллиард долларов.[1]

Научные достижения, изобретения и открытия

Известные научные достижения лаборатории со времен Второй мировой войны включают наблюдение за антипротон, открытие нескольких трансурановые элементы, и открытие ускоряющаяся вселенная.

С момента основания 13 исследователей, связанных с лабораторией Беркли (Эрнест Лоуренс, Гленн Т. Сиборг, Эдвин М. Макмиллан, Оуэн Чемберлен, Эмилио Дж. Сегре, Дональд А. Глейзер, Мелвин Кэлвин, Луис В. Альварес, Юань Т. Ли, Стивен Чу, Джордж Ф. Смут, Саул Перлмуттер, и Дженнифер Дудна ) были награждены Нобелевская премия по физике или Нобелевская премия по химии. Кроме того, двадцать три сотрудника Berkeley Lab в качестве участников Межправительственная комиссия по изменению климата, поделился Нобелевская премия мира 2007 г. с бывшим вице-президентом Альберт Гор.[3]

Семьдесят ученых из лаборатории Беркли являются членами Национальная академия наук США (NAS), одна из высших наград для ученого в США.[2] Тринадцать ученых из лаборатории Беркли выиграли Национальная медаль науки высшая национальная награда за достижения в области научных исследований.[2] Восемнадцать инженеров Berkeley Lab были избраны в Национальная инженерная академия, и трое ученых из лаборатории Беркли были избраны в Национальная Медицинская Академия.[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]

Элементы, обнаруженные физиками лаборатории Беркли, включают: астатин, 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 обнаружен после того, как Эрнест Лоуренс дал Эмилио Сегре молибден полоса из циклотрона лаборатории Беркли.[19] Фальсифицированные доказательства, использованные для утверждения о создании Оганессон и ливерморий от Виктор Нинов, исследователь, работающий в лаборатории Беркли, привел к опровержению 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 противомалярии и суперпрепараты против СПИДа, основанные на достижениях в синтетическая биология, электронные балласты для более эффективного освещения, Энергосбережение дома, первый в Интернете инструмент для самостоятельного проведения энергетического аудита дома, карманный пробоотборник ДНК под названием PhyloChip и печь Berkeley Darfur Stove, которая использует на четверть меньше дров, чем традиционные готовить печи. Одним из самых заметных достижений лаборатории Беркли является открытие темная энергия. В 1980-х и 1990-х годах физики и астрономы лаборатории Беркли сформировали Проект космологии сверхновой (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 поиска сверхновой High-Z объявил 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 другими странами, помогая в разработке их стандартов.[21]

Карл Хабер и Виталий Фадеев из Berkeley Lab разработали IRENE система оптического сканирования аудиодисков и цилиндров.[22]

В декабре 2018 года исследователи из Intel Corp. и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли опубликовали статью в Природа, в котором описан чип, «сделанный из квантовых материалов, называемых магнитоэлектрическими мультиферроиками, вместо обычного кремния», чтобы обеспечить повышенную обработку и снижение энергопотребления для поддержки таких технологий, как искусственный интеллект.[10]

использованная литература

  1. ^ а б "Годовой отчет". Офис финансового директора. LBNL. Получено 21 сентября, 2020.
  2. ^ а б c d «О лаборатории». LBNL. Получено 21 сентября, 2020.
  3. ^ а б Лауреаты Нобелевской премии, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, получено 21 сентября, 2020
  4. ^ а б «Лоуренс и его лаборатория: Глава 1: Новая лаборатория для новой науки». Lbl.gov. Получено 12 июля, 2009.
  5. ^ а б Хилцик, Майкл (2015). Большая наука. Саймон и Шустер. ISBN  978-1-4516-7576-4.
  6. ^ "Эрнест Лоуренс и М. Стэнли Ливингстон". Американское физическое общество. Получено 9 мая, 2014.
  7. ^ Калифорнийский университет | Канцелярия президента (по состоянию на 15 июля 2013 г.).
  8. ^ "Циклотрон Эрнеста Лоуренса". Lbl.gov. 27 августа 1958 г.. Получено 12 июля, 2009.
  9. ^ "Записки по физике Альвареса".
  10. ^ 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. Получено 9 декабря, 2018.
  11. ^ «Области исследований в лаборатории Беркли». Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.
  12. ^ «Десятилетние планы Министерства энергетики США в отношении Управления научных национальных лабораторий» (PDF). Министерство энергетики США.
  13. ^ «Отчет о стратегическом планировании Объединенного института генома Министерства энергетики США» (PDF). Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Получено 8 мая, 2016.
  14. ^ «Оборудование Молекулярного литейного производства». Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинал 19 ноября 2017 г.. Получено 8 мая, 2016.
  15. ^ «Центры инноваций Министерства энергетики и энергетики». Министерство энергетики.
  16. ^ «Объединенный центр искусственного фотосинтеза».
  17. ^ «Объединенный центр исследований накопителей энергии». Архивировано из оригинал 26 декабря 2017 г.. Получено 9 мая, 2016.
  18. ^ «Nature Index: правительственные таблицы за 2018 год». natureindex.com. Получено 18 июня, 2019.
  19. ^ «Химические элементы, обнаруженные в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли». Lbl.gov. 7 июня 1999 г.. Получено 12 июля, 2009.
  20. ^ Далтон, Рекс (2002). «Звезды, упавшие на Землю». Природа. 420 (6917): 728–9. Bibcode:2002Натура.420..728D. Дои:10.1038 / 420728a. PMID  12490902.
  21. ^ «Отдел энергоэффективности и воздействия на окружающую среду». LBL.gov.
  22. ^ Машина, сохраняющая историю записанного звука. Атлантический океан, 13 июня 2014 г.

внешние ссылки