簡介 勞倫斯伯克利實驗室是1939年諾貝爾物理學獎得主
歐內斯特·勞倫斯 教授於1931年建立的;最初,歐內斯特·勞倫斯在加州大學伯克利分校的校園獲得一個廢棄實驗室,用來安放他的第一台回旋加速器。8月26日,加州大學放射實驗室(Radiation Laboratory of the University of California)正式創建,該實驗室成為回旋加速器先驅者的大本營。早期關注於
高能物理 領域的研究,建起了第一批
電子直線加速器 ,發現了一系列
超重元素 ,開闢了放射性同位素、
重離子 科學等研究方向,成為美國乃至世界核物理學的聖地。它是美國一系列著名實驗室:
勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL)、
洛斯阿拉莫斯國家實驗室 (LANL)、
布魯克海文國家實驗室 (BNL)等國家實驗室的先驅,也是世界上成百所加速器實驗室的楷模。
勞倫斯實驗室夜景 勞倫斯伯克利國家實驗室現在研究的領域非常寬泛,下設18個研究所和研究中心,涵蓋了
高能物理 、地球科學、
環境科學 、
計算機科學 、能源科學、
材料科學 等多個學科。勞倫斯伯克利實驗室建立以來,共培養了包括5位諾貝爾物理學獎得主和4位
諾貝爾化學獎 得主在內的13名諾貝爾獎得主(及機構)。勞倫斯伯克利國家實驗室現有3800名雇員,其中相當一部分是
伯克利 分校的老師和學生,2004年的財政預算超過5億
美元 。特別值得提出的是,2004-2008年的主任是美國原能源部部長
朱棣文 先生,他是極少數擔任美國國家學術機構領導的華人之一。研究領域包括生命科學,化學,物理學,
能源效率 ,
回旋加速器 ,先進材料,
加速器 、檢測器,工程、
數學 、計算機科學等,在材料研究方面主要是納米材料、
磁性材料 、
薄膜材料 、
超導材料 等。
成就 幾十年的成就:
¨發現了
鎝 - 成為醫學中最廣泛套用鎝放射性同位素的第一個人造元素;
¨建造了60英寸鎝
回旋加速器 - 誕生了克羅克輻射實驗室和核醫學;
¨建造了184英寸的
同步回旋加速器 - 由加州大學伯克利分校校園移到伯克利山上的位置;
¨發明了第一台質子
直線加速器 - 至今腫瘤門診用於治療癌症的一種類型的加速器;
¨發明了Anger照相機 - Hal Anger研製出第一台組織中成像放射性同位素伽馬射線
照相機 ;
¨建造了貝伐特朗質子加速器(Bevatron) - 加速器擊碎10億電子伏特質子(GeV)的障礙;
¨發現了
反中子 -
反物質 或鏡象物質擴大到包括電中性基本粒子;
¨發明了
化學雷射器 - 成為最通用和廣泛使用的科學工具之一;
勞倫斯實驗室 - 舊金山 ¨
正電子 斷層照相(PET)獲得突破 - 開發出世界上用於診斷研究解析度最高的PET掃瞄器
¨建造了貝伐拉克 - 超級
重離子 直線加速器 和貝伐特朗質子加速器(Bevatron)組合在一起將重離子加速到相對論的能量;
¨發明了時間投影室 - 時間投影室仍然是
高能物理 粒子 探測器的重負荷設備;
¨
超導磁鐵 打破特斯拉記錄 - LBNL成為世界上超導電磁技術的領導者;
¨在帕克菲爾德(Parkfield)開始進行地震研究 - LBNL成為地下成像技術的領導者;
¨發明了SQUIDs - 測量超微型磁場用的超導
量子 干涉設備(SQUIDs);
¨發明了智慧型窗 - 嵌入的電極能使窗戶的玻璃對陽光的變化作出反應;
¨國家電子顯微術中心開放 - 世界上最強大的電子顯微鏡之家將產生第一批碳原子晶格圖象;
¨創造了DOE-2程式 - 用於模擬加熱、照明和空調費用的節能計算程式;
¨發明了
核磁共振 魔角和雙旋轉 - 一系列新核技術中的第一種,使核磁共振技術從固體擴展到液體和氣體;
¨確定了好的和壞的
膽固醇 - 在膽固醇種發現了兩種形式的脂蛋白,高密度和低密度,前者是好的,後者對心臟病是壞的;
¨北極發現煤煙 - LBNL的
黑碳 儀揭示在北極輻射吸收黑色顆粒濃度大,說明污染是全球性的問題;
¨發明了隨機渦方法 -
數學模型 描述湍流,在宇宙中最常見的運動形式;
¨創造了下一代氣凝膠 - LBNL研製96%是空氣的材料,導致建立美國第一個商業氣凝膠公司;
¨建立了正常人
上皮細胞 株 - 形成在培育中無限生活的細胞為癌症研究打開新的大門;
¨揭開了
氡 的危險 -發現
氡氣 通過地下室進入家庭在美國某些地區構成重大輻射危險;
¨提出
細胞外基質 理論 - 突破性的理論將乳腺癌的發展與圍繞乳腺細胞的微環境崩潰聯繫在一起;
¨人類基因組工程開始 -被指定能源部兩個中心之一的LBNL進行繪製和對人類基因組進行排序,該項目於2003年成功完成;
¨發明了固體
聚合物電池 - 新種類的聚合物陰極使新家族的輕型充電電池成為可能;
¨
COBE衛星 記錄早期宇宙的萌芽 - LBNL搭載美國宇航局衛星的探測器揭示導致產生今天星系的
宇宙微波背景 的波動,
喬治·斯穆特 (George Smoot)獲得2006年諾貝爾物理學獎;
¨先進光源ALS開放 - 產生世界上用於科學研究的最亮的軟
X射線 和紫外光;
¨確定了
心臟病 的基因 - 新的證據將動脈硬化症與一個單個顯性基因聯繫在一起;
¨超硬碳氮化合物 - 在理論模型基礎上設計的新化合物比鑽石更強硬;
¨第一次看到DNA雙
螺旋線 - 不變的DNA圖像讓科學家門首次看到雙螺旋線;
¨凱斯特森(Kesterson)水庫威脅揭密 - LBNL發現被農業徑流
硒污染 野生動物庇護所暴露普遍的生態危害;
¨第一個
飛秒 X射線束流 - 先進光源ALS的束流脈衝長度被限定到僅一秒的十億分之幾秒;
¨發明了硫燈 - 實驗室科學家們幫助分子發射器產生的能效比傳統白熾燈泡高四倍和亮度高700倍;
¨國家能源研究科學計算中心(NERSC)移到LBNL - LBNL成為國家能源研究科學計算中心的東道主,該中心是
美國能源部 科學局的旗艦科學計算設施;
¨
細胞衰老 與癌症 - 生物測定幫助科學家們確定在活著的有機體中的生物衰老細胞,並發現與癌症的聯繫;
¨世界上最強大的伽馬探測器(Gammasphere)亮相 - 世界上最敏感的伽馬
輻射探測器 賦予好萊塢靈感,生產出好萊塢大片《綠巨人》;
¨構思出B工廠 - 與SLAC合作建造第一台不對稱
粒子對撞機 ,稱為B工廠,它將繼續顯示CP破缺的第一個證據;
¨鐮狀細胞和
轉基因小鼠 唐氏綜合徵 - 帶有人類基因的小鼠模型模仿鐮狀細胞疾病和將DYRK(蛋白激酶)基因與智力低下症聯繫在一起;
¨傳輸控制協定/網際網路互聯協定(TCP / IP)的
流量控制 算法 - LBNL開發的算法大大減少網路的交通擠塞情況,並被廣泛地與認為能夠防止網際網路發生不可避免的擁塞崩潰;
¨發現了
頂夸克 - LBNL的科學家參加了在Tevatron上進行的兩個歷史性CDF和D0實驗,找到預測的六個夸克中最後、也是最難以捉摸的頂夸克;
¨
紫外線淨水器 防止霍亂暴發 - 紫外線光快速和廉價消毒偏遠地區的水;
¨尤卡山的3維計算機模型- 水文地質模型顯示核廢料儲存庫選在內華達山是合理的;
¨
微管蛋白 的第一個三維原子尺度模型 - 圖像揭示靈活蛋白質的結構,它啟動生物細胞的
有絲分裂 和其他關鍵功能;
¨來自加拿大
中微子 觀測站(SNO)的初步結果表明中微子質量 - 來自SNO第一年的數據揭示了詭異
亞原子粒子 的微小質量;
¨開發了混合型太陽能電池 - 納米技術與
塑膠電子學 相結合,產生可以大量生產多種不同形狀的光電設備;
¨南大洋和弗里奧(Frio)試驗 - 實驗室開始在南極海岸和
德克薩斯州 休斯敦 附近的深部鹹水含水層進行碳固存研究;
¨發明了小人雷射器 - 紫外發光納米線雷射器測量100納米的直徑,或千分之一的人的頭髮
¨發明了伯克利燈 - 螢光檯燈比傳統檯燈減少50%的能源費用;
¨合成生物學的突破 - 在主要研究所的第一個合成生物學部創造了抗瘧疾和抗愛滋病的超級藥物合成基因;
¨創造了世界上最小的合成電動機 - 由
碳納米管 和金子製作的旋轉電動機長度低於300納米;
¨分子鑄造廠開放 - 能源部國家用戶設施,專門用於涉及、合成和表征納米尺度材料。
¨將窗變成了節能器 - LBNL開發出阻止熱夏天進入冬天熱逃脫的視窗鍍膜;
¨斜屋頂防全球變暖 - LBNL在分析和實現反射陽光、降低表面溫度和大幅度消減冷卻費用的冷屋頂材料中處於領先地位;
¨保存了不久以前的聲音 - 實驗室的科學家們研製出一種進行數位化改造過於脆弱無法播放的老化錄音,如數位化19世紀後期愛迪生的
蠟盤 。
¨使器具物盡其職 - LBNL的科學家們幫助擬定了各種器具的聯邦政府能效標準;
¨創造了超小型DNA取樣器 - 確定空氣、水和土壤樣品中微生物的工具,廣泛用於公共衛生、醫學和環境清除項目;
¨開發超強氣候模型 - 在LBNL國家能源研究科學計算中心進行的氣候模擬幫助使
全球變暖 稱為餐桌上的交談話題;
¨促成了中國的
能源效率 - 中國在制定能源標識和電器標準時,LBNL給予了相當大的支持,還幫助提高中國的住宅和商業樓宇以及工業部門如水泥製造業的能源效率;
¨使星星更近 - 二十世紀七十年代LBNL開發的革命性的望遠鏡技術能使科學家們一睹數十億光年遠的超新星。拼接鏡面設計用於世界上的許多天文台。
2016年10月,勞倫斯伯克利國家實驗室的一個團隊打破了物理極限,將現有的最精尖的電晶體製程從14nm縮減到了1nm,完成了計算技術界的一大突破。