新闻图片有哪些(走进实验室|从核能中心迈向多领域研究高地——美国阿贡国家实验室今昔)

wufei123 发布于 2023-11-05 阅读(814)

美国阿贡国家实验室(以下简称阿贡)隶属于美国能源部和芝加哥大学,坐落于伊利诺伊州的广袤土地上,占地面积达600多公顷,被6.9平方公里的森林保护区所环绕。

阿贡国家实验室前景中可见的是先进光子源,这是一个棒球场大小的同步加速器,可产生超强X射线图片来源:美国阿贡国家实验室作为一个多领域的科学和工程研究中心,大约2000多名才华横溢的科学家和工程师云集于此,共同解决关乎人类发展和地球命运的诸多挑战。

通过与大学、工厂和其他国家实验室合作,阿贡的科学家们努力探索新途径来推动能源领域的科技创新,小到研究分子级别的新材料,大到探索广袤地球乃至浩瀚宇宙同时,阿贡地处世界多家顶级研究机构附近,利用这一区位优势,阿贡在广泛的核心科学领域,从高能物理、材料科学到结构生物学和先进计算科学等领域,引领、发现并推动创新。

诞生于“曼哈顿计划”阿贡是曼哈顿工程的一部分,其前身是芝加哥大学的冶金实验室1942年12月2日,著名物理学家恩里科费米领导的团队在此成功建立了世界上第一个可控核反应堆(芝加哥一号堆),完成了曼哈顿计划的重要一环,也标志着人类从此迈入原子能时代。

1946年7月1日,该实验室正式被特许成立的美国第一个国家实验室,进行“核子学合作研究”实验室相继设计和建造了多个反应堆,其中包括实验增殖反应堆一号1951年,这个反应堆点亮了4盏灯泡,人类第一次用上了核电。

这为目前世界各地大多数用于发电的商业反应堆的设计奠定了基础,并为未来商业电站的液态金属反应堆的设计提供了参考

1951年,阿贡国家实验室建造的核反应堆中,世界上第一批核发电点燃了4盏灯泡图片来源:美国阿贡国家实验室与此同时,该实验室还帮助设计了世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号的反应堆1958年,这艘潜艇完成了从冰下穿越北极点的壮举。

如今,该实验室的研究目标已经从和平开发利用原子能扩展到更大范围历史上革命性突破令人瞩目除了核技术遥遥领先,阿贡也是美国物理、化学和其他领域基础研究的开创性中心1955年,阿贡化学家与合作者发现了元素锿和镄,即元素周期表中的第99号和第100号元素。

1962年,实验室化学家制造出第一种惰性气体氙气化合物,开辟了化学键研究的新领域1963年,科学家发现了水合电子,这是溶液中的自由电子,也是可能存在的最小阴离子同年,阿贡和加州大学芝加哥分校的研究员玛丽亚格佩特梅耶尔因发现原子核核壳模型而获得诺贝尔物理学奖。

这一发现让科学家们对原子核的性质有了最深刻的见解,并为未来几十年的核物理学开辟了新的道路当12.5GeV零梯度同步加速器选址“花落”阿贡时,该实验室的高能物理也取得了飞跃发展这一加速器于1963年投入使用。

该实验室还孵化了强大的电池研究项目20世纪90年代,阿贡科学家发明了一种革命性的正极材料,这种材料比其他电池材料寿命更长、储存能量更多此外,阿贡首创的镍—锰—钴阴极材料已被授权应用于通用汽车在内的全球制造商。

诸多科学设施助力科研发现阿贡也因有诸多庞大而复杂的科学设施而闻名每年,有6000多名研究人员前来参观这些设施,并利用其在广泛的科学和工程领域展开开创性研究1995年建成的先进光子源(APS)本质上是一种功能强大的X射线机器。

APS已经为多项获得诺贝尔化学奖的研究铺平了道路,但它仍孜孜不倦地全天候运转,帮助科学家对从癌症药物到蝴蝶翅膀等各种材料进行成像

阿贡国家实验室的“西塔”(Theta)超级计算机图片来源:美国阿贡国家实验室2006年,阿贡开发了另一个国家用户设施——阿贡领导力计算设施(ALCF)从557万亿次浮点的Intrepid、10千万亿次浮点的米拉(Mira),到15.6万亿次浮点的西塔(Theta),再到每秒可执行200亿亿次浮点计算“极光”(Aurora),科学家们使用一代又一代超级计算机对材料、气候、疾病等现象和物质进行着建模和模拟实验。

该实验室还建立了纳米材料中心,从此促进了各种产品的开发,从用于人造视网膜和加速器的超纳米晶金刚石薄膜,到可以吸收大量泄漏石油的特殊海绵2020年,美国能源部阿贡国家实验室于2020年牵头组建Q-NEXT量子研究中心,专注于如何可靠地控制、存储和传输量子信息。

从诞生至今77年,历史和实践见证阿贡成为从核能到计算机,从X射线科学到能量存储等许多科学领域的先驱作为美国的第一个实验室,阿贡国家实验室拥有令人骄傲的科研传统,而这也将为今天和未来的研究奠定深厚的基础(来源:美国阿贡国家实验室)

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