Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley - Lawrence Berkeley National Laboratory

Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley
La fundición molecular del laboratorio
La fundición molecular del laboratorio
Lema Llevando soluciones científicas al mundo
Establecido 26 de agosto de 1931 ; Hace 90 años (1931-08-26)
Tipo de investigación Investigación científica y tecnologías energéticas
Presupuesto US $ 1.1 mil millones (2019)
Director Michael Witherell
Personal 3.816
Estudiantes 800
Dirección 1 carretera ciclotrón
Localización Berkeley , California , Estados Unidos 37.876 ° N 122.247 ° W Coordenadas : 37.876 ° N 122.247 ° W
37°52′34″N 122°14′49″W /  / 37.876; -122.24737°52′34″N 122°14′49″W /  / 37.876; -122.247
Instalaciones 200 acres (81 ha)
Agencia operadora
 Universidad de California
13
Sitio web www .lbl .gov
No confundir con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore .

Lawrence Berkeley National Laboratory ( LBNL ), comúnmente conocido como Berkeley Lab , es un laboratorio nacional de los Estados Unidos que realiza investigaciones científicas en nombre del Departamento de Energía . Ubicado en las colinas de Berkeley , California , el laboratorio tiene vista al campus de la Universidad de California en Berkeley .

Historia

1931-1941

El laboratorio fue fundado el 26 de agosto de 1931 por Ernest Lawrence , como Laboratorio de Radiación de la Universidad de California, Berkeley , asociado al Departamento de Física. Centraba la investigación en física en torno a su nuevo instrumento, el ciclotrón , un tipo de acelerador de partículas por el que recibió el Premio Nobel de Física en 1939. A lo largo de la década de 1930, Lawrence presionó para crear máquinas cada vez más grandes para la investigación de la física, cortejando a filántropos privados para fondos. Fue el primero en desarrollar un gran equipo para construir grandes proyectos para hacer descubrimientos en investigación básica. Con el tiempo, estas máquinas crecieron demasiado para ser colocadas en los terrenos de la universidad, y en 1940 el laboratorio se trasladó a su sitio actual en la cima de la colina sobre el campus. Parte del equipo formado durante este período incluye a otros dos científicos jóvenes que pasaron a dirigir grandes laboratorios; J. Robert Oppenheimer dirigió el Laboratorio de Los Alamos y Robert Wilson dirigió Fermilab .

1942-1950

Leslie Groves visitó el Laboratorio de Radiación de Lawrence a fines de 1942 cuando estaba organizando el Proyecto Manhattan y conoció a J. Robert Oppenheimer por primera vez. Oppenheimer tuvo la tarea de organizar el esfuerzo de desarrollo de la bomba nuclear y fundó el Laboratorio Nacional de Los Alamos de hoy para ayudar a mantener el trabajo en secreto. En el RadLab, Lawrence y sus colegas desarrollaron la técnica de enriquecimiento electromagnético de uranio utilizando su experiencia con ciclotrones. Los calutrones (llamados así por la Universidad) se convirtieron en la unidad básica de la enorme instalación Y-12 en Oak Ridge , Tennessee . El laboratorio de Lawrence ayudó a contribuir a lo que se ha considerado como los tres desarrollos tecnológicos más valiosos de la guerra (la bomba atómica, la mecha de proximidad y el radar). El ciclotrón, cuya construcción se estancó durante la guerra, se terminó en noviembre de 1946. El Proyecto Manhattan cerró dos meses después.

1951-2018

Después de la guerra, el Laboratorio de Radiación se convirtió en uno de los primeros laboratorios en incorporarse a la Comisión de Energía Atómica (AEC) (ahora Departamento de Energía, DOE). El trabajo más clasificado permaneció en Los Alamos, pero el RadLab siguió involucrado. Edward Teller sugirió la creación de un segundo laboratorio similar a Los Alamos para competir con sus diseños. Esto llevó a la creación de una rama del RadLab (ahora el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ) en 1952. Parte del trabajo del RadLab se transfirió al nuevo laboratorio, pero algunas investigaciones secretas continuaron en Berkeley Lab hasta la década de 1970, cuando se convirtió en un laboratorio dedicado únicamente a la investigación científica no clasificada.

Poco después de la muerte de Lawrence en agosto de 1958, el Laboratorio de Radiación de la UC (ambas ramas) pasó a llamarse Laboratorio de Radiación de Lawrence. La ubicación de Berkeley se convirtió en el Laboratorio Lawrence Berkeley en 1971, aunque muchos continuaron llamándolo RadLab. Poco a poco, se empezó a utilizar otra forma abreviada, LBL. Su nombre formal fue modificado a Laboratorio Nacional Ernest Orlando Lawrence Berkeley en 1995, cuando se agregó "Nacional" a los nombres de todos los laboratorios del DOE. Posteriormente se eliminó "Ernest Orlando" para acortar el nombre. Hoy en día, el laboratorio se conoce comúnmente como Berkeley Lab.

Los Memos de Física de Álvarez son un conjunto de documentos de trabajo informales del gran grupo de físicos, ingenieros, programadores de computadoras y técnicos dirigidos por Luis W. Álvarez desde principios de la década de 1950 hasta su muerte en 1988. Más de 1700 memorandos están disponibles en línea. alojado por el Laboratorio.

En 2018, el laboratorio sigue siendo propiedad del Departamento de Energía de EE . UU . , Con la administración de la Universidad de California . Empresas como Intel estaban financiando la investigación del laboratorio sobre chips informáticos.

Personal del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California en el yugo magnético del ciclotrón de 60 pulgadas, 1938; Se muestran los premios Nobel Ernest Lawrence , Edwin McMillan y Luis Alvarez , además de J. Robert Oppenheimer y Robert R. Wilson .

Directores de laboratorio

Misión científica

Desde la década de 1950 hasta la actualidad, Berkeley Lab ha mantenido su condición de importante centro internacional de investigación en física y también ha diversificado su programa de investigación en casi todos los ámbitos de la investigación científica. Su misión es resolver los problemas científicos más urgentes y profundos que enfrenta la humanidad, realizar investigaciones básicas para un futuro energético seguro, comprender los sistemas vivos para mejorar el medio ambiente, la salud y el suministro de energía, comprender la materia y la energía en el universo, construir y operar de manera segura. instalaciones científicas líderes para la nación y capacitar a la próxima generación de científicos e ingenieros

Las 20 divisiones científicas del Laboratorio están organizadas en seis áreas de investigación: Ciencias de la Computación, Ciencias Físicas, Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente, Biociencias, Ciencias de la Energía y Tecnologías de la Energía. Berkeley Lab tiene seis ejes científicos principales: el avance de la ciencia energética fundamental integrada, la ciencia integradora de sistemas biológicos y ambientales, la computación avanzada para el impacto científico, el descubrimiento de las propiedades fundamentales de la materia y la energía, los aceleradores para el futuro y el desarrollo de innovaciones en tecnología energética para un futuro sostenible. . Lawrence creía que la investigación científica se realiza mejor a través de equipos de personas con diferentes campos de experiencia, trabajando juntos. Su concepto de trabajo en equipo es una tradición de Berkeley Lab que continúa en la actualidad.

Berkeley Lab opera cinco importantes Instalaciones de usuarios nacionales para la Oficina de Ciencias del DOE:

  1. La fuente de luz avanzada (ALS) es una fuente de luz de sincrotrón con 41 líneas de haz que proporcionan luz ultravioleta, rayos X suaves y rayos X duros para experimentos científicos. El ALS es una de las fuentes de rayos X suaves más brillantes del mundo, que se utilizan para caracterizar la estructura electrónica de la materia y para revelar estructuras microscópicas con especificidad elemental y química. Aproximadamente 2.500 científicos-usuarios realizan investigaciones en ALS cada año. Berkeley Lab propone una actualización de ALS que aumentaría el flujo coherente de rayos X suaves en dos o tres órdenes de magnitud.
  2. El Joint Genome Institute (JGI) apoya la investigación genómica en apoyo de las misiones del DOE en energías alternativas, ciclo global del carbono y gestión ambiental. Los laboratorios asociados de JGI son Berkeley Lab, Lawrence Livermore National Lab (LLNL), Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) y el HudsonAlpha Institute for Biotechnology. El papel central del JGI es el desarrollo de una diversidad de capacidades experimentales y computacionales a gran escala para vincular la secuencia con conocimientos biológicos relevantes para la investigación energética y ambiental. Aproximadamente 1200 científicos-usuarios aprovechan las capacidades de JGI para su investigación cada año.
  3. The Molecular Foundry es una instalación multidisciplinaria de investigación en nanociencia. Sus siete centros de investigación se centran en la obtención de imágenes y manipulación de nanoestructuras, nanofabricación, teoría de materiales nanoestructurados, nanoestructuras inorgánicas, nanoestructuras biológicas, síntesis orgánica y macromolecular y microscopía electrónica. Aproximadamente 700 científicos-usuarios hacen uso de estas instalaciones en sus investigaciones cada año.
  4. El Centro Nacional de Computación Científica de Investigación en Energía (NERSC) es la instalación de computación científica que proporciona computación a gran escala para los programas de investigación no clasificados del DOE. Sus sistemas actuales proporcionan más de 3 mil millones de horas computacionales al año. NERSC apoya a 6.000 usuarios científicos de universidades, laboratorios nacionales e industria.
  5. La Red de Ciencias de la Energía (ESnet) es una infraestructura de red de alta velocidad optimizado para grandes flujos de datos científicos. ESNet proporciona conectividad para todos los principales sitios e instalaciones del DOE, y la red transporta aproximadamente 35 petabytes de tráfico cada mes.

Berkeley Lab es el socio principal del Joint BioEnergy Institute (JBEI), ubicado en Emeryville, California . Otros socios son los Laboratorios Nacionales Sandia , los campus de Berkeley y Davis de la Universidad de California (UC), la Institución Carnegie para la Ciencia y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL). La misión científica principal de JBEI es promover el desarrollo de la próxima generación de biocombustibles : combustibles líquidos derivados de la energía solar almacenada en la biomasa vegetal. JBEI es uno de los tres nuevos Centros de Investigación de Bioenergía (BRC) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE).

Berkeley Lab tiene un papel importante en dos centros de innovación energética del DOE. La misión del Centro Conjunto para la Fotosíntesis Artificial (JCAP) es encontrar un método rentable para producir combustibles utilizando solo luz solar, agua y dióxido de carbono. La institución líder de JCAP es el Instituto de Tecnología de California y Berkeley Lab es el segundo centro institucional. La misión del Centro Conjunto para la Investigación del Almacenamiento de Energía (JCESR) es crear tecnologías de baterías de próxima generación que transformarán el transporte y la red eléctrica. El Laboratorio Nacional Argonne dirige JCESR y Berkeley Lab es un socio importante.

Operaciones y gobernanza

La Universidad de California opera el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley bajo un contrato con el Departamento de Energía. El sitio consta de 76 edificios (propiedad del Departamento de Energía de EE. UU. ) Ubicados en 200 acres (0,81 km 2 ) propiedad de la universidad en Berkeley Hills. En total, el laboratorio cuenta con unos 4.000 empleados de la UC, de los cuales unos 800 son estudiantes o posdoctorados, y cada año alberga a más de 3.000 científicos invitados participantes. Hay aproximadamente dos docenas de empleados del DOE estacionados en el laboratorio para proporcionar supervisión federal del trabajo de Berkeley Lab para el DOE. El director del laboratorio, Michael Witherell, es designado por los regentes de la universidad e informa al rector de la universidad. Aunque Berkeley Lab está gobernado por UC independientemente del campus de Berkeley, las dos entidades están estrechamente interconectadas: más de 200 investigadores de Berkeley Lab tienen nombramientos conjuntos como profesores de UC Berkeley.

El presupuesto del laboratorio para el año fiscal 2019 fue de 1.100 millones de dólares.

Logros científicos, invenciones y descubrimientos

Los logros científicos notables en el laboratorio desde la Segunda Guerra Mundial incluyen la observación del antiprotón , el descubrimiento de varios elementos transuránicos y el descubrimiento del universo en aceleración .

Desde sus inicios, 13 investigadores asociados con Berkeley Lab ( Ernest Lawrence , Glenn T. Seaborg , Edwin M. McMillan , Owen Chamberlain , Emilio G. Segrè , Donald A. Glaser , Melvin Calvin , Luis W. Alvarez , Yuan T. Lee , Steven Chu , George F. Smoot , Saul Perlmutter y Jennifer Doudna ) han sido galardonados con el Premio Nobel de Física o el Premio Nobel de Química . Además, veintitrés empleados de Berkeley Lab, como colaboradores del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático , compartieron el Premio Nobel de la Paz 2007 con el exvicepresidente Al Gore .

Setenta científicos de Berkeley Lab son miembros de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NAS), uno de los más altos honores para un científico en los Estados Unidos. Trece científicos de Berkeley Lab han ganado la Medalla Nacional de Ciencias , el premio más alto de la nación por logros en el campo de la investigación científica. Dieciocho ingenieros de Berkeley Lab han sido elegidos para la Academia Nacional de Ingeniería y tres científicos de Berkeley Lab han sido elegidos para la Academia Nacional de Medicina . Nature Index clasifica al laboratorio quinto en el mundo entre las organizaciones gubernamentales de investigación; es el único de los seis primeros que es un solo laboratorio, en lugar de un sistema de laboratorios.

Los elementos descubiertos por los físicos de Berkeley Lab incluyen astato , neptunio , plutonio , americio , curio , berkelio *, californio *, einstenio , fermio , mendelevio , nobelio , lawrencio *, dubnio y seaborgio *. Los elementos enumerados con asteriscos (*) llevan el nombre de los profesores universitarios Lawrence y Seaborg. Seaborg fue el científico principal involucrado en su descubrimiento. El elemento tecnecio se descubrió después de que Ernest Lawrence le dio a Emilio Segrè una tira de molibdeno del ciclotrón Berkeley Lab. La evidencia fabricada utilizada para afirmar la creación de oganesson y livermorium por Victor Ninov , un investigador empleado en Berkeley Lab, llevó a la retractación de dos artículos.

Las invenciones y descubrimientos que surgirán de Berkeley Lab incluyen: ventanas "inteligentes" con electrodos incrustados que permiten que los vidrios de las ventanas respondan a los cambios en la luz solar, genes sintéticos para la malaria y superdrogas anti-SIDA basados ​​en avances en biología sintética , balastos electrónicos para mayor eficiencia. iluminación, Home Energy Saver , la primera herramienta de auditoría de energía doméstica hecha por usted mismo de la web, una muestra de ADN de bolsillo llamada PhyloChip, y Berkeley Darfur Stove, que utiliza una cuarta parte de la leña que las cocinas tradicionales . Uno de los avances más notables de Berkeley Lab es el descubrimiento de la energía oscura . Durante las décadas de 1980 y 1990, los físicos y astrónomos del Berkeley Lab formaron el Proyecto de Cosmología de Supernovas (SCP), utilizando supernovas de Tipo Ia como "velas estándar" para medir la tasa de expansión del universo. Sus métodos exitosos inspiraron la competencia, con el resultado de que a principios de 1998 tanto el SCP como el equipo de búsqueda de supernovas High-Z anunciaron el sorprendente descubrimiento de que la expansión se está acelerando; la causa pronto se denominó energía oscura.

Arthur Rosenfeld , científico senior en Berkeley Lab, fue un destacado defensor de la eficiencia energética desde 1975 hasta su muerte en 2017. Lideró los esfuerzos en el laboratorio que produjeron varias tecnologías que mejoraron radicalmente la eficiencia: lámparas fluorescentes compactas, refrigeradores de bajo consumo y ventanas que atrapan el calor. Estableció el Centro de Ciencias de la Construcción en el Laboratorio, que se convirtió en la División de Tecnología de la Construcción y Sistemas Urbanos. Desarrolló los primeros estándares de eficiencia energética para edificios y electrodomésticos en California, que ayudaron al estado a mantener un uso constante de electricidad per cápita, un fenómeno llamado efecto Rosenfeld. La División de Eficiencia Energética e Impactos Ambientales continúa sentando las bases de investigación para los estándares nacionales de eficiencia energética y trabaja con China, India y otros países para ayudar a desarrollar sus estándares.

Carl Haber y Vitaliy Fadeyev de Berkeley Lab desarrollaron el sistema IRENE para el escaneo óptico de discos y cilindros de audio.

En diciembre de 2018, investigadores de Intel Corp. y Lawrence Berkeley National Laboratory publicaron un artículo en Nature , que describía un chip "hecho con materiales cuánticos llamados multiferroics magnetoeléctricos en lugar del silicio convencional", para permitir un mayor procesamiento y un menor consumo de energía para respaldar tecnología como la inteligencia artificial .

Gente notable

  • Haimei Zheng , científico de materiales chino-estadounidense y científico principal del personal

Referencias

enlaces externos