实验室是科学研究的重要场所,世界上很多伟大的科技成果就是诞生在实验室。那么,你知道全球最顶尖的实验室有哪些吗?本文中盘点了一批全球著名的实验室,你都听说哪些实验室呢?
劳伦斯伯克利国家实验室
劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL或LBL),美国最杰出的国家实验室之一,位于旧金山湾区东北部、美国著名学府加利福尼亚大学伯克利分校后山(Berkeley Hills)。劳伦斯实验室隶属美国能源部,具体由加州大学负责运行;实验室前身是“加州大学辐射实验室”,而后为了纪念伯克利著名实验物理学家欧内斯特·劳伦斯(Ernest O. Lawrence, 1939年物理诺贝尔奖得主)而更名为劳伦斯伯克利国家实验室。
劳伦斯伯克利国家实验室的研究领域包括物理学、生命科学、化学等基础科学,还包括能源效率、回旋加速器、先进材料、粒子加速器、检测器,工程学、计算机科学等,在材料研究方面主要是纳米材料、磁性材料、薄膜材料、超导材料等。 在科学界,LBNL相当于“卓越”(Excellence)的同义词。
截止2015年,与劳伦斯实验室相关的13个科学家及组织获得诺贝尔奖、70位科学家是美国国家科学院(NAS)的院士(院士在美国是科学家最高的荣誉之一)、13 位科学家获得了科研领域国家最高终身成就奖—美国国家科学奖章、18位工程师当选为美国国家工程院院士、3位科学家被选入医学研究所等等。此外,LBNL培养了数千名大学理科和工程专业的学生,他们推动着全美国和世界各地的技术革新。该实验室为美国第一颗原子弹及氢弹的研制提供了最原始最基本的实验以及机械支持。劳伦斯实验室对帮助判断什么是二战的三个最有价值的技术开发项目(原子弹,低空爆炸信管和雷达)作出了贡献。
代表性成就:
¨发明了回旋加速器 - 欧内斯特·劳伦斯(E.O. Lawrence)获得1939年诺贝尔物理奖的圆形加速器;
¨发现了镎和钚 - 产生了第一个超铀元素,埃德温·麦克米伦(Edwin McMillan)和西博格(Glenn Seaborg)获得1951年诺贝尔化学奖
¨发现了碳14 - 称为测定人类史前古器物年代的原子钟;
¨发明了第一台质子直线加速器 - 至今肿瘤门诊用于治疗癌症的一种类型的加速器;
洛斯阿拉莫斯国家实验室
洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory),简称阿拉莫斯实验室(LANL),位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯,以前因为保密原因对外称为“Y地点(Site Y)”,隶属于美国能源部。该实验室最初由加利福尼亚大学伯克利分校全权负责运行管理,1952年后移交于加州大学管理,而后在2007年变更为由洛斯阿拉莫斯国家安全机构(加州大学等机构共同构成)运行管理。
洛斯阿拉莫斯国家实验室建立在1943年,曾云集大批世界顶尖科学家,其建立者包括“原子弹之父”奥本海默、“氢弹之父”爱德华·泰勒以及诺贝尔物理奖得主欧内斯特·劳伦斯,发明了世界上第一颗原子弹和第一颗氢弹,是著名的科学城和高科技辐射源。洛斯阿拉莫斯国家实验室是世界上最大的多功能实验室之一,1943年开始秘密运转,当时的第一个任务是“曼哈顿计划”。
代表性成就
(1)阿拉莫斯实验室总共研制了3枚原子弹,第一枚为实验弹,美国在1945年7月16日在新墨西哥州的阿拉莫戈多附近第一次成功地举行了核试验,代号“TRINITY”。另外两枚的名字分别为“小男孩”和“胖子”,一个投到了广岛,另一个投到了长崎。
(2)2015年11月,洛斯阿拉莫斯国家实验室宣布,联手美国联邦政府能源部下属另外两家国家实验室,即劳伦斯利弗莫尔国家实验室和桑迪亚国家实验室,组成“极端规模(计算)性能(研究)联盟(APEX)”,从事“未来先进技术高性能计算系统的设计、购置和开发”。 (3)2023年,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室研究人员首次揭示了宇宙中的核裂变现象,他们发现了裂变的潜在特征,这表明自然界可能会产生超出元素周期表中最重元素的超重原子核。
林肯实验室
林肯实验室(Lincoln Laboratory),位于美国马萨诸塞州的列克星敦(Lexington),麻省理工学院于1951年创建了该实验室,其前身是研制出雷达的“麻省理工辐射实验室(MIT Radiation Lab)”。林肯实验室隶属于美国国防部,由麻省理工学院负责运行管理。
林肯实验室是美国联邦政府投资的研究中心,其基本使命是把高科技应用到国家安全的危急问题上。它很快在防空系统的高级电子学研究中赢得了声誉,其研究范围又迅速扩展到空间监控、导弹防御、战场监控、空中交通管制等领域,是美国大学第一个大规模、跨学科、多功能的技术研究开发实验室。
代表性成就
1957年该实验室建成全固态、可编程数字计算机控制的雷达系统 ( Millstone Hill radar ),实现了对空间目标的实时跟踪,既能跟踪苏联卫星的活动,也能监控卡那维拉尔角的火箭发射。 后来,这发展成弹道导弹战略防御系统,其中关键性的技术是数字信号处理和模式识别。
在20世纪60年代初期,林肯实验室开发了卫星通信系统,导致8颗实验通信卫星的发射。
在20世纪70年代初期,实验室开始研究民航交通管制,强调雷达监控,进行恶劣气象的检测,开发了航空器的自动化控制装置。
在20世纪80年代,实验室为克服大气紊流的影响,开发了大功率激光雷达系统。
20世纪90年代,为NASA等开发了传感器。林肯实验室则在开发陆地图像处理设备。
橡树岭国家实验室
橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory),简称ORNL,是美国能源部下属的最大、最多样化的综合性国家实验室。作为世界上首屈一指的研究机构,ORNL构建起了沟通科学与工业技术的桥梁。
该实验室位于美国田纳西州,成立于1943年,现由田纳西大学和巴特尔纪念研究所共同为美国能源部管理。截至2024 年,ORNL共有员工超6000名,包括100多个学科的科学家和工程师。ORNL原称克林顿实验室(Clinton Laboratories),成立初的任务是开发分离铀同位素所需的技术,为生产世界上第一颗原子弹作出贡献。
橡树岭国家实验室主要开展基础研究和应用开发,提供科学知识和技术上解决复杂问题的创新方法,增强美国在关键科学领域中的领先地位;提高清洁能源的利用率;恢复和保护环境、以及为美国国家安全作贡献。ORNL因其在科技领域,特别是材料科学、核研究、超级计算及环境领域的突破性贡献而享誉全球。
代表性成就
为第一颗原子弹的诞生做出重要贡献
英国国家物理实验室
英国国家物理实验室(National Physical Laboratory),创建于1900年,坐落在英国伦敦特丁顿的Bushy Park,是英国国家测量基准研究中心,也是英国最大的应用物理研究组织。实验室作为高度工业化国家的计量中心,与全国工业、政府各部门、商业机构有着广泛的日常联系,对外则作为国家代表机构,与各国际组织、各国计量中心联系。它还对环境保护,例如噪声、电磁辐射、大气污染等方面向政府提供建议。
欧洲核子研究组织
欧洲核子研究组织(法语:Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire;英语:European Organization for Nuclear Research,1954年9月29日-),通常被简称为CERN,是世界上最大型的粒子物理学实验室,也是万维网的发源地。整个机构位于瑞士日内瓦西部接壤法国的边境。它成立于1954年9月29日,为科学家提供必要的工具。他们在那里研究物质如何构成和物质之间的力量。最初,欧洲核子研究组织的签字发起人只有12位,会员增加到21名成员国。以色列是第一个也是唯一一个非欧洲成员国。
代表性成就
它还是世界上第一个网站,第一个网络服务器,第一个浏览器的诞生地。
贝尔实验室
贝尔实验室(Alcatel-Lucent Bell Labs)是20世纪人类最伟大的实验室之一,这个实验室里,走出过15位诺贝尔奖科学家,诞生了3万多件专利。全世界人民耳熟能详的太阳能电池、发光二极管、通信卫星、晶体管、激光器、数字交换机、电子数字计算机、C语言等发明,都诞生于此。贝尔实验室堪称是现代科技的摇篮,其使命是为客户创造、生产和提供富有创新性的技术。
代表性成就
香农(Claude Shannon)于1948年发表论文《通讯的数学原理》,奠定了现代通信理论的基础。他的成果是部分基于奈奎斯特和哈特利先前在贝尔实验室的成果。
贝尔实验室发明光电池。
贝尔实验室也是UNIX操作系统和C语言的发源地。C语言是由Brian Kernighan、Dennis Ritchie 和 Ken Thompson 在1970年代早期开发的。在1980年代,又由比加尼·斯楚士舒普发展为C 语言。
冷泉港实验室
冷泉港实验室(The Cold Spring Harbor Laboratory,缩写CSHL),又译为科尔德斯普林实验室,成立于1890年,是一个非盈利的私人科学研究与教育中心,位于美国纽约州长岛上的冷泉港,此机构的研究对象包括癌症、神经生物学、植物遗传学、基因组学以及生物信息学,其主要成就为分子生物学领域,在该研究所一共诞生了8位诺贝尔奖得主。除科学研究外,冷泉港实验室还参与了一些教育计划。如今,约有300位研究人员在冷泉港实验室从事科研工作。
冷泉港实验室被誉为世界生命科学圣地、“分子生物学摇篮”,名列世界影响最大的十大研究学院榜首。
冷泉港实验室负责人詹姆斯·杜威·沃森先生是DNA双螺旋结构图的发现者之一,被称为DNA之父,诺贝尔奖得主,同时也是“国际人类基因组计划”的倡导者和实施者。
冷泉港DNA学习中心是全球最有影响的生命科学教育基地。
(备注:冷泉港实验室已经解除和沃森的所有关系。)
布鲁克海文国家实验室
布鲁克海文国家实验室(BNL)位于纽约长岛萨福尔克县(SUFFOLK COUNTY)中部,隶属美国能源部,由纽约州立大学石溪分校和BATTELLE成立的公司布鲁克海文科学学会负责管理。该实验室成立于1947年,历史上该实验室曾经有7个项目获得过诺贝尔奖。
BNL具有70年杰出科学成就的历史,拥有3台开展研究用的反应堆、数台不同类型的粒子加速器和多种先进的研究装置。它开创了核技术、高能物理、化学和生命科学、纳米技术等多个领域的研究,取得多项令世界瞩目的重大成果,并数次获诺贝尔奖。
BNL已成为世界著名的大型综合性科学研究基地。 该实验室成立于1947年,历史上该实验室曾经有7个项目12人次获得过诺贝尔奖。实验室拥有3000名员工,此外每年有超过4000名访问学者在此工作。
李政道和杨振宁1956年在BNL工作期间,成功地解释了在BNL的COSMOTRON加速器上所做粒子衰变实验的结果,发现弱相互作用中宇称不守恒,荣获1957年诺贝尔物理奖。
丁肇中1974年利用BNL的AGS加速器开展物理实验,与在SLAC国家加速器实验室开展实验的Burton Richter同时发现粲夸克,获1976年诺贝尔物理奖。
阿贡国家实验室
美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory,简称ANL)是美国政府最早建立的国家实验室,也是美国最大的科学与工程研究实验室之一——在美国中西部为最大。阿贡前身是芝加哥大学的冶金实验室(Metallurgical Lab),现在隶属于美国能源部和芝加哥大学。诺贝尔物理学奖得主费米于1942年在此领导小组建立了人类第一台可控核反应堆(芝加哥一号堆,Chicago Pile-1),完成了曼哈顿计划的重要一环,并且使人类从此迈入原子能时代。
恩里科·费米(Enrico Fermi,1901-1954):因利用中子辐射发现新的放射性元素,及慢中子所引起的有关核反应,获1938年诺贝尔物理学奖。
迈耶夫人(Maria Goeppert Mayer,1906-1972):因研究原子核壳模式取得的成果,获得1963年诺贝尔物理学奖。
阿列克谢·阿布里科索夫(Alexei Abrikosov,1928-2017):因其提出的在极端低温时物质如何显示其奇异行为理论,获2003年诺贝尔物理学奖。
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