美國的國家實(shí)驗(yàn)室.doc

美國的國家實(shí)驗(yàn)室1、加州大學(xué)伯克利分校的勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory，簡稱LBNL） 勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室位于美國加州大學(xué)伯克利分校，占地81公頃，毗鄰舊金山灣。它隸屬于美國能源部，由伯克利代管。勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室是1939年諾貝爾物理學(xué)獎得主歐內(nèi)斯特.奧蘭多.勞倫斯先生于1931年建立的，早期關(guān)注于高能物理領(lǐng)域的研究，建起了第一批電子直線加速器，發(fā)現(xiàn)了一系列超重元素，開辟了放射性同位素、重離子科學(xué)等研究方向，成為美國乃至世界核物理學(xué)的圣地。它是美國一系列著名實(shí)驗(yàn)室：Livermore，Los Alamos，Brookhaven等實(shí)驗(yàn)室的先驅(qū)，也是世界上成百所加速器實(shí)驗(yàn)室的楷模。勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在研究的領(lǐng)域非常寬泛，下設(shè)18個(gè)研究所和研究中心，涵蓋了高能物理、地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科。勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室建立以來，共培養(yǎng)了5位諾貝爾物理學(xué)獎得主和4位諾貝爾化學(xué)獎得主。勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有3800名雇員，其中相當(dāng)一部分是伯克利分校的老師和學(xué)生，2004年的財(cái)政預(yù)算超過5億美元。特別值得提出的是，目前實(shí)驗(yàn)室的主任是朱棣文先生，他是極少數(shù)擔(dān)任美國國家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)的華人之一。 2、麻省理工學(xué)院的林肯實(shí)驗(yàn)室（Lincoln Laboratory） MIT于1951年在麻省的列克辛頓(Lexington)創(chuàng)建了林肯實(shí)驗(yàn)室。其前身是研制出雷達(dá)的輻射實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室是聯(lián)邦政府投資的研究中心，其基本使命是把高科技應(yīng)用到國家安全的危急問題上。它很快在防空系統(tǒng)的高級電子學(xué)研究中贏得了聲譽(yù)，其研究范圍又迅速擴(kuò)展到空間監(jiān)控、導(dǎo)彈防御、戰(zhàn)場監(jiān)控、空中交通管制等領(lǐng)域，是美國大學(xué)第一個(gè)大規(guī)模、跨學(xué)科、多功能的技術(shù)研究開發(fā)實(shí)驗(yàn)室。 1957年該實(shí)驗(yàn)室建成全固態(tài)、可編程數(shù)字計(jì)算機(jī)控制的雷達(dá)系統(tǒng)(Millstone Hill radar)，實(shí)現(xiàn)了對空間目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤，既能跟蹤蘇聯(lián)衛(wèi)星的活動，也能監(jiān)控卡那維拉爾角的火箭發(fā)射。后來，這發(fā)展成彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)略防御系統(tǒng)，其中關(guān)鍵性的技術(shù)是數(shù)字信號處理和模式識別。在20世紀(jì)60年代初期，林肯實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了衛(wèi)星通信系統(tǒng)，導(dǎo)致8顆實(shí)驗(yàn)通信衛(wèi)星的發(fā)射。在20世紀(jì)70年代初期，實(shí)驗(yàn)室開始研究民航交通管制，強(qiáng)調(diào)雷達(dá)監(jiān)控，進(jìn)行惡劣氣象的檢測，開發(fā)了航空器的自動化控制裝置。在20世紀(jì)80年代，實(shí)驗(yàn)室為克服大氣紊流的影響，開發(fā)了大功率激光雷達(dá)系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代，為NASA等開發(fā)了傳感器?，F(xiàn)在，林肯實(shí)驗(yàn)室則在開發(fā)陸地圖像處理設(shè)備。 為了支持龐大的創(chuàng)新研究，林肯實(shí)驗(yàn)室一直保持了在基礎(chǔ)研究上的領(lǐng)先地位，例如表面物理、固態(tài)物理以及有關(guān)材料的優(yōu)勢。它完成了開發(fā)半導(dǎo)體激光器的早期研究，設(shè)計(jì)了紅外激光雷達(dá)，并開發(fā)了高精度衛(wèi)星定位與跟蹤系統(tǒng)。 林肯實(shí)驗(yàn)室在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字信號處理理論以及設(shè)計(jì)與建造高速數(shù)字信號處理計(jì)算機(jī)等方面做出很大的貢獻(xiàn)。信號處理畢竟是實(shí)驗(yàn)室許多項(xiàng)目的核心技術(shù)，包括高吞吐率的通用信號處理器。它在語音編碼與識別方面也有許多出色工作，為自動翻譯開拓了道路。 林肯實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有雇員2432人，它在2003財(cái)政年度的經(jīng)費(fèi)是5.226億美元，其中91.6%即4.787億美元來自美國國防部，這就不難理解MIT林肯實(shí)驗(yàn)室事實(shí)上是美國軍事電子系統(tǒng)的大本營。 3、加州大學(xué)的洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室（Los Alamos National Laboratory，簡稱LANL） 洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室位于美國新墨西哥州首府圣塔菲西北56公里處，成立于1943年，以研制出世界上第一顆原子彈而聞名于世。 洛斯阿拉莫斯是一個(gè)當(dāng)之無愧的科學(xué)城和高科技輻射源。實(shí)驗(yàn)室在二戰(zhàn)期間由羅斯?？偨y(tǒng)倡議建立，是曼哈頓工程的一部分。物理學(xué)家奧本海默是實(shí)驗(yàn)室的第一任主任。 該實(shí)驗(yàn)室是一所由能源部與加利福尼亞大學(xué)聯(lián)合管理的多計(jì)劃研究機(jī)構(gòu)。其研究工作分兩大類：武器研究，包括開發(fā)滿足目前軍事需要的核彈頭、設(shè)計(jì)試驗(yàn)先進(jìn)技術(shù)方案，以及通過相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)與理論研究，維持一項(xiàng)創(chuàng)新性武器研究計(jì)劃；非武器研究，包括核裂變、核聚變、中等物理加速、超導(dǎo)、計(jì)算科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、地球科學(xué)、非核能及基礎(chǔ)能源科學(xué)等。 這里云集了大批世界頂尖科學(xué)家，目前共有1.2萬名雇員，每年經(jīng)費(fèi)預(yù)算高達(dá)21億美元。 4、布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室（Brookhaven National Laboratory，簡稱BNL） 布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室位于紐約長島薩福爾克縣（Suffolk County）中部，原址為第一、二次世界大戰(zhàn)時(shí)的美國陸軍厄普頓兵營。該實(shí)驗(yàn)室成立于1948年，現(xiàn)隸屬于美國能源部，由石溪大學(xué)和BATTELLE成立的布魯克海文科學(xué)學(xué)會負(fù)責(zé)管理。 布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室擁有3臺開展研究用的反應(yīng)堆和同步輻射光源、強(qiáng)場核磁共振儀、投射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、正電子斷層成像儀、回旋加速器等一大批大型儀器和設(shè)備。除開創(chuàng)了核技術(shù)、高能物理、納米技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的研究外，該實(shí)驗(yàn)室還在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)和技術(shù)等多學(xué)科開展研究。大科學(xué)裝置群的強(qiáng)大支撐能力和多學(xué)科交叉的環(huán)境，使布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室在發(fā)展新型、邊緣科學(xué)和突破重大新技術(shù)方面具有強(qiáng)大的能力，取得多項(xiàng)令世界矚目的重大成果，并數(shù)次獲得諾貝爾獎，成為著名的大型綜合性科學(xué)研究基地。 布魯克海文實(shí)驗(yàn)室擁有3000名雇員，每年還接待全球的超過4000名科學(xué)家的訪問。布魯克海文的年度研究經(jīng)費(fèi)超過4億美元。 5、加州理工學(xué)院的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（Jet Propulsion Laboratory，簡稱JPL） 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室是位于加利福尼亞州帕薩迪那美國國家航空航天局（NASA）的一個(gè)下屬機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)為美國國家航空航天局開發(fā)和管理無人空間探測任務(wù)，行政上屬于加州理工學(xué)院管理，前身是由航空大師西奧多.馮.卡門于1936年?duì)款^成立的噴氣動力研究所。在國際科技界，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室如雷貫耳，它在美國導(dǎo)彈和航天發(fā)展史上起到了空前的作用，尤其是1958年“探險(xiǎn)者1號”進(jìn)入軌道，確立了其作為“太空開發(fā)計(jì)劃之母”的地位。目前噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室共進(jìn)行著45個(gè)項(xiàng)目的研發(fā)，各種無人探測器升空后的控制工作大都由其負(fù)責(zé)。它還擔(dān)負(fù)著對地球準(zhǔn)確測量的任務(wù)，控制著全球的深空探測網(wǎng)絡(luò)。這里匯集了太空研究領(lǐng)域一流的科學(xué)家和工程師，員工總數(shù)超過5200人，年度研究經(jīng)費(fèi)達(dá)13億美元。 6、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory，簡稱ORNL） 橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室是美國能源部所屬最大的科學(xué)和能源研究實(shí)驗(yàn)室，成立于1943年，原稱克林頓實(shí)驗(yàn)室，是曼哈頓秘密計(jì)劃的一部分，現(xiàn)由田那西大學(xué)和Battelle紀(jì)念研究所共同管理。 20世紀(jì)50年代和60年代期間，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室主要從事核能、物理及生命科學(xué)的相關(guān)研究。70年代成立了能源部后，使得橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究計(jì)劃擴(kuò)展到能源產(chǎn)生、傳輸和保存等領(lǐng)域。 目前，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)是開展基礎(chǔ)和應(yīng)用的研究與開發(fā)，提供科學(xué)知識和技術(shù)上解決復(fù)雜問題的創(chuàng)新方法，增強(qiáng)美國在主要科學(xué)領(lǐng)域里的領(lǐng)先地位；提高潔凈大量能源的利用率；恢復(fù)和保護(hù)環(huán)境以及為國家安全作貢獻(xiàn)。 橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室許多科學(xué)領(lǐng)域在國際上處于領(lǐng)先地位。它主要從事6個(gè)方面的研究，包括中子科學(xué)、能源、高性能計(jì)算、復(fù)雜生物系統(tǒng)、先進(jìn)材料和國家安全。 橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有雇員3800多人和客座研究人員大約3000人，年度經(jīng)費(fèi)超過10億美元。 7、阿貢國家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory，簡稱ANL） 阿貢國家實(shí)驗(yàn)室是美國政府最老和最大的科學(xué)與工程研究實(shí)驗(yàn)室之一在美國中西部為最大。阿貢是1946年特許成立的美國第一個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室，也是美國能源部所屬最大的研究中心之一。過去半個(gè)世紀(jì)中，芝加哥大學(xué)為美國能源部及其前身監(jiān)管阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行。 阿貢是從二次世界大戰(zhàn)曼哈頓工程的一部分，芝加哥大學(xué)的冶金實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。戰(zhàn)后，阿貢接受開發(fā)和平利用原子反應(yīng)堆的任務(wù)。數(shù)年來，阿貢的研究不斷擴(kuò)大，包括了基礎(chǔ)科學(xué)、科學(xué)設(shè)施、能源資源計(jì)劃、環(huán)境管理、國家安全、工業(yè)技術(shù)開發(fā)等許多領(lǐng)域。阿貢有兩個(gè)場所：位于伊利諾州的東場所，占地1500英畝，是美國能源部芝加哥工作辦公室所在地；位于愛達(dá)荷州的西場所，占地約900英畝，是阿貢多數(shù)主要核反應(yīng)堆研究設(shè)施的所在地。 今天，阿貢的雇員超過3500名，運(yùn)行經(jīng)費(fèi)約為4.75億美元，支持200多個(gè)研究項(xiàng)目，從原子核研究到全球氣候變化研究。1990以來，阿貢曾與600多家公司、無數(shù)的聯(lián)邦政府部門以及其他組織一道工作。 二、第二類實(shí)驗(yàn)室屬于國家機(jī)構(gòu)，有的甚至是國際機(jī)構(gòu)，由好幾個(gè)國家聯(lián)合承辦。它們大多從事于基本計(jì)量，高精尖項(xiàng)目，超大型的研究課題，和國防軍事任務(wù)。例如： 1、德國的聯(lián)邦技術(shù)物理研究所（Physikalisch Technische Bundesanstalt，簡稱PTB） 建于1884年，原名帝國技術(shù)物理研究所（Physikalisch Technische Reichsanstalt，簡稱PTR），相當(dāng)于德國的國家計(jì)量局，以精密測量熱輻射著稱。十九世紀(jì)末該研究所的研究人員致力于黑體輻射的研究，導(dǎo)致了普朗克發(fā)現(xiàn)作用量子?？梢哉f這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是量子論的發(fā)源地。 談到該實(shí)驗(yàn)室就須介紹物理學(xué)史上兩位重要的人物。 第一個(gè)是1911年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者維恩Wilhelm Wien（1864-1928），他曾是該實(shí)驗(yàn)室的理論帶頭人，在這里工作長達(dá)近十年的時(shí)間。他的主要貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)重要的熱輻射定律。 第二位是1918年諾貝爾物理學(xué)獎得主普郎克，他發(fā)現(xiàn)的能量級對物理學(xué)的進(jìn)展作出了重大貢獻(xiàn)。他是繼維恩后曾在該實(shí)驗(yàn)室工作的一位重要的學(xué)術(shù)帶頭人。 2、英國的國家物理實(shí)驗(yàn)室（National Physical Laboratory，簡稱NPL） 英國的國家物理實(shí)驗(yàn)室，是英國歷史悠久的計(jì)量基準(zhǔn)研究中心，創(chuàng)建于1900年。 1981年分6個(gè)部：即電氣科學(xué)、材料應(yīng)用、力學(xué)與光學(xué)計(jì)量、數(shù)值分析與計(jì)算機(jī)科學(xué)、量子計(jì)量、輻射科學(xué)與聲學(xué)。 作為高度工業(yè)化國家的計(jì)量中心，與全國工業(yè)、政府各部門、商業(yè)機(jī)構(gòu)有著廣泛的日常聯(lián)系，對外則作為國家代表機(jī)構(gòu)，與各國際組織、各國計(jì)量中心聯(lián)系。它還對環(huán)境保護(hù)，例如噪聲、電磁輻射、大氣污染等方面向政府提供建議。英國國家物理實(shí)驗(yàn)室共有科技人員約1000人，1969年最高達(dá)1800人。 3、歐洲核子研究中心（European Organization for Nuclear Research，簡稱CERN） 歐洲核子研究中心創(chuàng)立于1954年，是規(guī)模最大的一個(gè)國際性的實(shí)驗(yàn)組織。它的創(chuàng)建、方針、組織、選題、經(jīng)費(fèi)和研究計(jì)劃的執(zhí)行，都很有特點(diǎn)。1983年在這里發(fā)現(xiàn)W和Z0粒子，次年該中心兩位物理學(xué)家魯比亞和范德梅爾獲諾貝爾物理獎。 歐洲核子研究中心是在聯(lián)合國教科文組織的倡導(dǎo)下，由歐洲11個(gè)國家從1951年開始籌劃，現(xiàn)已有26個(gè)成員國。經(jīng)費(fèi)由各成員國分?jǐn)?，所長由理事會任命，任期5年。下設(shè)管理委員會、研究委員會和實(shí)驗(yàn)委員會，組織精干，管理完善。研究人員共達(dá)9000人，多為招聘制。這是一個(gè)旨在探索“宇宙開始時(shí)最基本的東西是什么”等問題的純科學(xué)的物理研究機(jī)構(gòu)，也是當(dāng)今世界上規(guī)模最大的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室之一。來自包括中國在內(nèi)的世界80多個(gè)國家的6000多名物理學(xué)家曾在此工作過。 這個(gè)研究中心建有兩個(gè)國際研究所，供世界著名的科學(xué)家小組研究亞原子核的結(jié)構(gòu)及其理論。第一研究所裝有6億電子伏的同步回旋加速器，280億電子伏的質(zhì)子同步加速器等。第二研究所在第一研究所旁邊，它裝有一臺周長約7千米的新質(zhì)子同步加速器。 研究中心除有許多先進(jìn)而價(jià)格昂貴的試驗(yàn)設(shè)備外，還有圖書資料室，并出版歐洲核研究組織信使（月刊）和科學(xué)報(bào)告等。由于中心的設(shè)備齊全，服務(wù)優(yōu)良，加上科學(xué)家們的勤奮努力，歐洲核子研究中心在粒子物理研究領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些舉世矚目的成果，從而成為名副其實(shí)的核子研究中心。 數(shù)十年來，該研究中心先后建成質(zhì)子同步回旋加速器、質(zhì)子同步加速器、交叉儲存環(huán)（ISR）、超質(zhì)子同步加速器（SPS）、大型正負(fù)電子對撞機(jī)（LEP）、并擁有世界上最大的氫氣泡室（BEBL）。 4、瑞士保羅謝勒研究所（Paul Scherrer Institute，簡稱PSI） 瑞士保羅謝勒研究所是瑞士科學(xué)和技術(shù)的多學(xué)科研究中心。在與國內(nèi)外大學(xué)、其他研究機(jī)構(gòu)和工業(yè)界的合作中，PSI在固態(tài)物理、材料科學(xué)、基本粒子物理、生命科學(xué)、核與非核能研究及與能源有關(guān)的生態(tài)學(xué)的研究中非?；钴S。 PSI是瑞士最大的國家研究所，有雇員1200人，是瑞士唯一這種類型的研究所。 PSI研究的重點(diǎn)放在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，特別是與可持續(xù)發(fā)展有關(guān)的領(lǐng)域和對教育和培訓(xùn)具有重要意義、但超出大學(xué)單個(gè)系能力的領(lǐng)域。 PSI研制和運(yùn)行需要特別高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)訣竅、經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的復(fù)雜研究設(shè)施，擁有散裂中子源，瑞士光源（SLS）等大科學(xué)裝置，是世界科學(xué)界主要的用戶實(shí)驗(yàn)室之一。通過它開展的研究，PSI獲得新的基礎(chǔ)知識，并積極促進(jìn)其在工業(yè)上的應(yīng)用。 三、第三類實(shí)驗(yàn)室直接歸屬于工業(yè)企業(yè)部門，為工業(yè)技術(shù)的開發(fā)與研究服務(wù)。其中最著名的有貝爾實(shí)驗(yàn)室和IBM研究實(shí)驗(yàn)室。 1、貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell Laboratories） 貝爾實(shí)驗(yàn)室原名貝爾電話實(shí)驗(yàn)室，始建于1925年，總部在美國紐約（后遷至新澤西州的墨里黑爾）。它是一個(gè)在全球享有極高聲譽(yù)的研究開發(fā)機(jī)構(gòu)，主要宗旨是進(jìn)行通訊科學(xué)的研究，有研究人員20000人，下屬6個(gè)研究部，共14個(gè)分部，56個(gè)實(shí)驗(yàn)室，每年經(jīng)費(fèi)達(dá)22億美元，其中10用于基礎(chǔ)研究。除了無線電電子學(xué)以外，在固體物理學(xué)（其中包括磁學(xué)、半導(dǎo)體、表面物理學(xué)）、天體物理學(xué)、量子物理學(xué)和核物理學(xué)等方面都有很高水平。 貝爾實(shí)驗(yàn)室自成立以來，共獲專利26000多項(xiàng)（平均每天一項(xiàng)），其中重大科研成果50多項(xiàng)，如有聲電影、晶體管、信息論、激光理論、3K宇宙背景輻射、可視電話、磁泡器件、光通信、數(shù)字計(jì)算機(jī)等，對我們的生活產(chǎn)生了重要的影響。在這里每年都要發(fā)表上千篇學(xué)術(shù)論文，造就了一大批優(yōu)秀科學(xué)家。幾十年來獲得諾貝爾物理獎的先后有：發(fā)明電子衍射的戴維森，發(fā)明晶體管的肖克利、巴丁和布拉坦，發(fā)明激光器的湯斯和肖洛，理論物理學(xué)家安德遜，射電天文學(xué)家彭齊亞斯和威爾遜。正是由于貝爾實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生了許多科學(xué)研究的突出成就，人們把它看作世界上最具權(quán)威性的研究機(jī)構(gòu)之一。 2、IBM研究實(shí)驗(yàn)室（IBM Research） IBM是International Business Machines Corporation（美國國際商用機(jī)器公司）的簡稱，創(chuàng)建于1911年，現(xiàn)已發(fā)展成為跨國公司，在計(jì)算機(jī)生產(chǎn)與革新中居世界領(lǐng)先地位。 IBM研究實(shí)驗(yàn)室也叫IBM研究部，共有研究人員3500人，還吸收許多博士后和訪問學(xué)者參加工作。它專門從事基礎(chǔ)科學(xué)研究，并探索與產(chǎn)品有關(guān)的技術(shù)，其特點(diǎn)是將這兩者結(jié)合在一起?？茖W(xué)家在這里工作，一方面推進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)，一方面提出對實(shí)際應(yīng)用有益的科學(xué)新思想。研究部下屬四個(gè)研究中心： （1）位于美國紐約的Thomas J.Watson研究中心。從事計(jì)算機(jī)科學(xué)、輸入/輸出技術(shù)、生產(chǎn)性研究數(shù)學(xué)、物理學(xué)、記憶和邏輯等方面的研究。其中物理學(xué)包括：凝聚態(tài)物理、超微結(jié)構(gòu)、材料科學(xué)、顯微技術(shù)、表面物理、激光物理以至天文學(xué)和基本粒子。 （2）位于美國加州的Almaden研究中心。除了計(jì)算機(jī)科學(xué)以外，還進(jìn)行高溫超導(dǎo)、等離子體、掃描隧道顯微鏡和同步輻射等研究。 （3）瑞士Zurich研究中心。重點(diǎn)是激光科學(xué)與技術(shù)，特別是半導(dǎo)體激光器、光學(xué)儲存、光電材料、分子束外延、高溫超導(dǎo)、超顯微技術(shù)等方面，還進(jìn)行信息處理等計(jì)算機(jī)科學(xué)研究。 （4）日本東京研究中心。內(nèi)分計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所、新技術(shù)研究所和東京科學(xué)中心，主要是結(jié)合計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)和革新進(jìn)行研究。 進(jìn)入80年代，IBM研究中心成績斐然，兩屆諾貝爾物理獎都被它的成員奪得：一是因發(fā)明掃描隧道顯微鏡，賓尼格（G. K. Ginnig）與羅勒爾（H. Rohrer）共獲1986年諾貝爾物理獎的一半，二是因發(fā)現(xiàn)金屬氧化物的高溫超導(dǎo)電性，柏諾茲（J. G. Bednorz）和繆勒（K. A. Mller）共獲1987年獎。實(shí)驗(yàn)室分成很多等級，而一般來說，在這個(gè)學(xué)術(shù)鏈條上，最高端的實(shí)驗(yàn)室就是國家實(shí)驗(yàn)室(National Laboratory).它一般由國家直接投資建設(shè)，進(jìn)行的研究一般也是最重要的研究。作為世界上第一科研強(qiáng)國的美國，有一套完善的國家實(shí)驗(yàn)室制度，是美國學(xué)術(shù)界的頂梁柱，值得我們了解和學(xué)習(xí)。 美國的國家實(shí)驗(yàn)室一般隸屬于聯(lián)邦的政府部門，如能源部、國防部、NOAA(國家海洋和大氣局)、 NASA(國家航空航大局)等，由聯(lián)邦政府撥款支持。而實(shí)驗(yàn)室又一般交由知名大學(xué)來代管，這樣大學(xué)可以借用實(shí)驗(yàn)室的財(cái)力，而實(shí)驗(yàn)室又可以從大學(xué)來獲得人力。美國從20世紀(jì)上半期開始建立國家實(shí)驗(yàn)室制度，到了今大已經(jīng)建設(shè)成了一個(gè)完善的國家實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，在各個(gè)基礎(chǔ)和前沿領(lǐng)域開展研究。 著名實(shí)驗(yàn)室 美國很多著名大學(xué)都為政府代管國家實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí)驗(yàn)室的名字也就和大學(xué)連在一起了。勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室位于美國加州大學(xué)伯克利分校，占地81公頃，毗鄰舊金山灣。它隸屬于美國能源部，由伯克利代管。勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室是1939年諾貝爾物理學(xué)獎得主歐內(nèi)斯特.奧蘭多.伯克利先生建立的，早期關(guān)注于高能物理領(lǐng)域的研究。勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在研究的領(lǐng)域非常寬泛，下設(shè)18個(gè)研究所和研究中心，涵蓋了高能物理、地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科。勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室建立以來，一共培養(yǎng)了5位諾貝爾物理學(xué)獎得主和4位諾貝爾化學(xué)獎得主。勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有3800名雇員，其中相當(dāng)一部分是伯克利分校的老師和學(xué)生，2004年的財(cái)政預(yù)算超過5億美元。特別值得提出的是，目前實(shí)驗(yàn)室的主任是朱棣文先生，他是極少數(shù)擔(dān)任美國國家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)的華人之一。 熟悉二戰(zhàn)歷史的人一定都知道著名的洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室(Los Alamos NationalLaboratory),在著名科學(xué)家奧本海默的領(lǐng)導(dǎo)下，它制造出了世界上第一枚原子彈。該實(shí)驗(yàn)室位于新墨西哥州首府圣塔菲西北56公里處，成立于1943年，當(dāng)年是曼哈頓工程的一部分。該實(shí)驗(yàn)室發(fā)軔于曼哈頓工程，和核工程也結(jié)下了不解之緣。但是該實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過這么多年的發(fā)展，在其他學(xué)科領(lǐng)域，如計(jì)算科學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)也取得了不俗的成果。洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)特點(diǎn)是同工業(yè)界開展廣泛合作，另一個(gè)特點(diǎn)就是和加州大學(xué)緊密合作，目前有6800名員工來自加州大學(xué)。洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的年度經(jīng)費(fèi)達(dá)到了驚人的12億美元。 美國能源部擁有多個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室，其中著名的還有布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室(BrookhavenNational Laboratory)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室成立于1947年，位于紐約的長島，以其在能源領(lǐng)域的研究而聞名。布魯克海文實(shí)驗(yàn)室擁有3000名雇員，每年還接待全球的超過 4000名科學(xué)家的訪問。布魯克海文的年度研究經(jīng)費(fèi)超過4億美元。 布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室(BNL)位于紐約長島薩福爾克縣（SUFFOLK COUNTY）中部，原場地為第一、二次世界大戰(zhàn)時(shí)的美國陸軍厄普頓兵營。第二次世界大戰(zhàn)期間，該兵營曾改建為新兵征召入伍中心，后被陸軍用作回國傷兵康復(fù)醫(yī)院。 BNL隸屬美國能源部，由石溪大學(xué)和BATTELLE成立的公司布魯克海文科學(xué)學(xué)會負(fù)責(zé)管理。BNL具有50年杰出科學(xué)成就的歷史，擁有3臺開展研究用的反應(yīng)堆、數(shù)臺不同類型的粒子加速器和多種先進(jìn)的研究裝置。它開創(chuàng)了核技術(shù)、高能物理、化學(xué)和生命科學(xué)、納米技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的研究，取得多項(xiàng)令世界矚目的重大成果，并數(shù)次獲諾貝爾獎。BNL已成為世界著名的大型綜合性科學(xué)研究基地。 高能同步穩(wěn)相加速器（COSMOTRON）1948年BNL開始建造第一臺質(zhì)子同步加速器，取名COSMOTRON，系世界上首臺將粒子加速到10億電子伏特級（GeV）的加速器（與簇射到地球外部大氣層的宇宙線能量相同）。COSMOTRON 1953年建造成功，能量達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)(3.3GeV)，是當(dāng)時(shí)世界上能量最高的加速器，也是首臺為在加速器之外提供實(shí)驗(yàn)粒子束流的同步加速器。早期為實(shí)驗(yàn)引出的束流流強(qiáng)為100億個(gè)質(zhì)子/脈沖，到1966年時(shí)流強(qiáng)提高了近100倍。實(shí)驗(yàn)用的探測器80英寸泡室實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)子的能量加速到3GeV后打靶，觀測到原子對撞的碎片。這對更好地了解許多亞原子粒子的復(fù)雜性質(zhì)極端重要。COSMOTRON是首臺產(chǎn)生所有已知宇宙中存在的正負(fù)介子的加速器，使發(fā)現(xiàn)K0L介子和第一個(gè)矢量介子成為可能。同時(shí)它還是首臺產(chǎn)生不穩(wěn)定重粒子的加速器，在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了相關(guān)奇異粒子產(chǎn)生的理論。因COSMOTRON在設(shè)計(jì)時(shí)存在固有的局限性而使其能量受到限制，運(yùn)行14 年后于1966年關(guān)閉，1969年拆除。 交變梯度同步加速器AGS 隨著加速器技術(shù)的發(fā)展，為將質(zhì)子加速到更高的能量，該實(shí)驗(yàn)室于1960年建成交變梯度同步加速器AGS(Alternating Gradient Synchrotron)，能量達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)33 GeV。該加速器在其運(yùn)行初期，束流的最高流強(qiáng)為3000億個(gè)質(zhì)子/脈沖，比原設(shè)計(jì)的流強(qiáng)高30倍。到1986年流強(qiáng)達(dá)到1012質(zhì)子/脈沖，比設(shè)計(jì)指標(biāo)高出1800倍。 科學(xué)家們利用AGS開展物理實(shí)驗(yàn)，其中有四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲諾貝爾物理獎。1983年停建的ISABELLE像AGS這樣的單環(huán)加速器在將質(zhì)子加速打固定靶后，多數(shù)可用的能量在反應(yīng)中丟失，使其可達(dá)到的能量受到限制。加速器專家們認(rèn)識到，通過使兩個(gè)被加速的束流發(fā)生碰撞，即可獲得更高的反應(yīng)能量，使用儲存環(huán)便可達(dá)到這一目的。因儲存環(huán)缺少具有相同能量的單個(gè)質(zhì)子加速器的多用性，故一直沒能建造，直到提出利用超導(dǎo)磁鐵建造兩個(gè)質(zhì)子交叉儲存環(huán)，才使束流對撞成為可能。 1975年第一塊1:1的超導(dǎo)磁鐵研制成功，其磁場超過預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)值。1977年利用此技術(shù)開始建造一臺新的加速器ISABELLE，但1981年在制造超導(dǎo)磁鐵中遇到一些技術(shù)問題而于1983年停建。 AGS作為注入器的對撞機(jī)RHIC 科學(xué)家們繼續(xù)研究制定新的更先進(jìn)的加速設(shè)計(jì)方案，1984年提出了建造相對論重粒子對撞機(jī)RHIC的方案，充分利用BNL現(xiàn)有的設(shè)備，將AGS作為注入器并利用原ISABELLE隧道。 經(jīng)過10年的預(yù)制研究和建造，RHIC于2000年投入運(yùn)行。世界上許多科學(xué)家利用這一對撞機(jī)研究宇宙形成后的頭幾分鐘是何情景。RHIC使兩個(gè)金離子束發(fā)生亞原子對撞，從這些對撞中，物理學(xué)家們獲得的知識可能會有助于我們了解小到亞原粒子大到星體的物質(zhì)世界為什麼會按其運(yùn)動的方式運(yùn)動。 對于在電子加速器上做實(shí)驗(yàn)的高能物理學(xué)家來說，粒子沿圓形儲存環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶電粒子沿切線方向釋放出電磁輻射，造成粒子能量損失的同步輻射是令人討厭的，但從事凝聚態(tài)物理研究的物理學(xué)家則可利用同步輻射光開展實(shí)驗(yàn)，研究沿原子核運(yùn)動的電子和分子中原子的位置。電子在同步加速器中沿軌道運(yùn)行會產(chǎn)生同步輻射正是后來成為BNL最具影響的加速器物理學(xué)家布魯埃特做出的預(yù)言。 1978年9月28日，美國能源部撥款在BNL建造專用于產(chǎn)生同步光的國家同步輻射光源NSLS破土動工，其超真空紫外線環(huán)于1982年晚些時(shí)候投入運(yùn)行，而X射線環(huán)則于1984年開始進(jìn)行調(diào)試。 兩位儲存環(huán)科學(xué)家（Renate Chasman and G.Kenneth Green）在NSLS的設(shè)計(jì)中插入直線節(jié)，并將彎轉(zhuǎn)磁鐵、聚焦磁鐵和校正磁鐵周期性的擺放，通常稱為Chasman-Green布局或“雙聚焦消色”布局。當(dāng)在超真空紫外環(huán)的兩個(gè)直線節(jié)和X射線環(huán)5個(gè)直線節(jié)中插入特殊的扭擺磁鐵后，電子束流通過時(shí)會發(fā)生扭擺，因而釋放出更強(qiáng)的同步輻射。Chasman 和 Green的設(shè)計(jì)使NSLS產(chǎn)生世界一流的光束。 橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory，簡稱ORNL）是美國能源部所屬最大的科學(xué)和能源研究實(shí)驗(yàn)室，成立于1943年，現(xiàn)由田那西大學(xué)和Battelle紀(jì)念研究所共同管理。20世紀(jì)50、60年代，ORNL 主要從事核