图文并茂，来看看全球顶级的科研实验室有哪些_材料科学与工程-爱微帮
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点击上方「材料科学与工程」快速关注材料类综合、全面、专业的微信平台1、美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，简称ORNL）橡树岭国家实验室许多科学领域在国际上处于领先地位。它主要从事6个方面的研究，包括中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全。橡树岭国家实验室现有雇员3800多人和客座研究人员大约3000人，年度经费超过10亿美元。实验设施和装置　　生物处理研究设施：此设施系指采用搅拌罐、桶状反应堆和用于大规模批量和桶型实验的发酵实验生产装置，研究先进生物处理方案的实验室组合体。研究与开发活动包括饲料养分的预处理和分离、微生物培育分类和改进以及基因控制；微生物和酶的定位、先进生物反应堆原理；垃圾生物处理、处理检测和控制以及生化分离等。　　建筑技术中心：该中心确定、开发和推广可持续性和能源效率高的建筑技术和系统。为建筑行业提供建筑外壳、加热和冷却以及设备的测试和分析等帮助。同时还负责监测和系统分析现有的建筑。　　用于中子科学的锎用户装置：这是个采用紧凑型（手指大小）锎-252中子源容器的独特中子辐照装置。能放射出大于1011中子/秒的锎-252中子源，可用于辐照。快中子谱（平均能量约为2.1 MeV）可调制到热中子谱，小样品容积可由大于108 cm-2s-1的热和/或快中子通量辐照。相应的伽吗剂量比中子剂量小得多。利用此装置的实验避免了在规章和放射性方面对中子源进行监管和处理的考虑。　　工业创新计算中心：由于ORNL的计算能力强大，该中心的用户们可利用它的计算能力，解决以前因计算能力不足或没有适当的软件而无法解决的的问题。　　冷却、加热和动力集成实验室：此实验室是使研究人员对分布式能源产品和系统进行测试的设施，它可使开发者对其产品进行性能和可靠性测试。　　燃料、发动机和排气研究中心：此中心专门详细描述内燃发动机的排出物和效率，其综合能力包括半敞开的发动机排气模拟器，各种的功率计和车辆。该中心有专用诊断和测量工具，还包括许多协助开发和评估发动机和排气控制技术的工具。　　高通量同位素反应堆：这是个铍反射轻水冷却和调制通量——俘获型游泳池式、多用途85-MW同位素制备反应堆，具有进行各种辐照实验的能力和设备。它的峰值热中子通量为2.6×1015中子/cm2/秒，在西方世界最高。它采用浓缩铀235作为燃料，一个燃料周期通常为85-MW时。　　高温材料实验室：此实验室提供最先进的检测材料在分子水平组成和微结构的仪器设备。负责测量在各种环境条件下的机械性能，特别是生命预期研究，在模拟使用条件下蠕变和疲劳实验，以及微机械测试和分析等。同时还用于对材料变化、结构、稳定度、反应和通过现场衍射膨胀的高温及室温研究；通过衍射方法，测量剩余应力和结构（极性图）；为各种各样的样品如涂层、薄膜、复合材料等提供大量独特的高温热传递和热分析设备；利用装有仪器的磨床研究最佳研磨参数，并对加工过的部件进行精密测量，以及进行摩擦和磨损研究等。　　Holifield放射性离子束装置：此装置提供高质量短寿命放射性同位素束流。ORNL等时性回旋加速器产生的强轻离子束打击高耐熔靶时，产生这些同位素。放射性同位素从产生靶裂变出来离子化，形成束流和所选的质量。然后放射性离子束被注入到25-MV的串联加速器——世界上电压最高的静电加速器，供核反应、结构和天体物理研究使用。　　金属处理实验室用户设施：此设施提供专门设备，用于研究材料合成（熔融、铸造和粉末冶金）；变形处理（锻造、轧制、挤压成型和热机械处理）；机械性能、断裂力学、非损伤性检查、腐蚀、计算机控制膨胀计分析以及数据库生成；焊接、铜焊、粘合以及固化监视和控制；利用世界上最大型的并行计算机和ORNL人员开发出的计算代码，进行数学模拟（预测热梯度、熔化的金属流动、相平衡、固化率、张力分布、剩余应力等）。　　老鼠遗传学研究设施：该设施包括大约800支标准的或变种的实验室老鼠。目前饲养350种，其他450种作为冷藏胚胎、精子或卵巢存放。50多年来，该设施吸引了很多遗传学者和分子生物学家来此进行基因功能和人类遗传疾病的原形研究。　　国家运输研究中心：建立该中心的目的在于开发和评估先进的运输技术和系统，并利用这些先进的技术解决具有国际意义的问题，譬如空气质量下降、对不稳定石油供应的依赖、交通拥塞和高速公路的安全等。　　橡树岭国家环境研究园：这是一个拥有有几个野外研究场地的户外研究室。场地上有维护和支持设施，足以能够进行复杂的环境实验。其精细的监视系统，能使使用者精确地测量环境因子。园中的各种场地为水中和陆地的生态系统分析，能进行像生产能源设施产生的污染物的生物地球化学循环、地形的改变、森林和野生动物管理等研究。　　橡树岭电子直线加速器：此加速器被用来产生强毫微秒中子脉冲，脉冲的能量在10-3eV到 108eV之间，广泛的应用于很多实验中。利用飞行时间技术，可以对许多不同种类的中子反应进行研究，其分辨率和精确度都很高。目前该加速器集中在对基础和应用核物理的研究方面，并可同时进行多个独立的实验。　　物理性能研究设施：该设施专门用于测量生理化学特性。这些测量可以获得独特的数据，模拟产生基础物理特性，评价它们对工业工艺优化的影响。　　功率电子学和电动机械研究设施：该设施因其开发和制造先进功率转换器、可调速驱动器和电动机械的样机，以及功率传输和分配的研发、功率的质量、效率和测量方面的专门技术而得到世界的承认。中心提供功率转换器布局、热管理、最大程度的降低电磁干扰和减少空间和重量的装配技术、以数字信号为基础的马达驱动器控制技术、系统能量管理、飞轮能量储存应用和超高速驱动应用等方面独特的专门技术。　　共享研究设备合作研究中心：该中心在穿透电子显微镜方法、扫描电子显微镜方法、原子探头场离子显微镜方法和机械性能微分析方面拥有最先进的能力。　　纳米材料科学中心的纳米传输系统　　加速器　　ORIC：这是一台1962年建成的可变能量多粒子加速器，是最早建成的等时性或磁场沿方位角变化回旋加速器之一。等时性是指通过径向增加磁场以补偿离子质量相对论性增加所得到的沿轨道绕转的恒定频率。因为径向增加磁场使束流散焦，为环流时没有损失和有效引出，所以需要磁场中方位角的变化使束流聚焦。　　ORIC的主要用途是作为产生放射性离子束的驱动器，给位于放射性离子束注入器平台的靶——离子源装置提供强质子、氘核和a粒子。　　橡树岭电子直线加速器脉冲中子源：这是个大功率以电子加速器为基础的中子源，由一台180-MeV的电子加速器、中子产生靶、200米长通向地下探测器位置的隐藏真空飞行管、许多复杂的探测器、数据获取和分析系统组成。它提供强中子毫微秒脉冲，每个脉冲里有能量在10e-03到10e08 eV的中子。中子由来自钽辐射器的韧致辐射产生。慢化的或非慢化的中子都有，光谱的形状由可移动的滤波器进行进一步的修整。脉冲宽度为4-30毫微秒，重复率每秒为12～1000个脉冲。　　在这一装置上可进行许多类型的中子截面测量，能量分辨率极好。还进行探测器的标定和探测器对中子的响应测量。中子通量峰值约1 MeV时，利用ORELA进行许多类型的辐射损坏和活化研究最为理想。ORELA每年大约运行1200小时，是个对大学、国家实验室和科学家开放的用户装置。目前，它的任务由应用研究转为核天文物理学研究。　　散裂中子源（SNS）： SNS是个合作项目，美国能源部所属六大实验室参与设计和建造了这个世界上功率最大的用于中子散射研究与开发的散裂中子源。初步设计要求加速器系统由一个离子源、一台全能量直线加速器和一台累积环组成。三者合在一起产生短的强大质子脉冲。这些质子脉冲撞击一个水银靶，通过散裂核反应过程产生中子。SNS将1.4 MW的束流功率发送到靶。足以满足下一世纪科学界对中子流强的要求。　　1、中子源：劳伦斯伯克力国家实验室 (LBNL)负责设计和建造SNS的前端系统，包括离子源、束流形成和控制软件以及低能束流输运和加速系统。离子源产生负氢离子形成一个脉冲束流，加速到MeV。该束流被送到一台大型直线加速器。　　2、直线加速器：洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)负责直线加速器。该直线加速器将负氢束流从2.5加速到1000 MeV或1 GeV。该加速器由正常传导和超导高频腔叠加而成，腔体加速束流和提供聚焦和导向的磁铁布局。使用了三种不同类型的加速器：前两个加速器，即漂移管直线加速器和耦合腔直线加速器由铜制成，室温运行，将束流加速到约200 MeV。其他部分的加速由超导铌腔完成。超导铌腔由托马斯?杰斐逊国家实验室(JLab)负责。诊断部件提供有关束流电流、形状、定时方面的信息，以及确保束流适于注入到累积环，并得到安全控制所需的信息。　　3、累积环：布鲁克海文国家实验室(BNL)负责累积环结构。该结构增强离子束并使离子束形成束团，发送到水银靶，产生脉冲中子束。直线加速器产生的强负氢束流必须锐化1000次，以便产生最佳中子散射研究所需要的极短和尖锐的中子束团。为实现这一目标，直线加速器产生的负氢（H -）脉冲通过剥离金属箔被掩蔽在环中，剥离金属箔从带负电荷的氢离子剥离电子，产生在环中运行的质子(H + )。大约累积1200圈，然后所有这些质子立即被踢出，产生小于10～6秒的脉冲送到靶。用这一方法，以每秒60次的速率产生、储存和引出短的强中子脉冲打靶。设计时留有升级到更高功率的余地，足以满足科学界在下一世纪对中子流强的要求。　　4、靶：橡树岭国家实验室（ORNL）负责设计和建造液体水银靶。因为进入的1GeV 质子束流的短强脉冲要将大量的能量存在散裂靶中，所以决定采用液体水银靶，而不是像钽或钨这样的固体靶。SNS是第一个采用纯水银作为质子束流靶的科学装置。　　从靶出来的中子必须变成适用于研究的低能中子，即它们必须减速到室温或更低点。从靶来的中子通过装满水的管（产生室温中子），或通过温度20K的液氢容器（产生冷中子）减速。2、中国科学院重点实验室是中国科学院基础研究和高技术创新的重要力量，其定位与作用如路甬祥院长所示“开放实验室是我院基础研究和高技术前沿探索的核心和生长点，也是研究所的学术精华和前沿所在”，为适应科技发展的需要，原“中国科学院开放研究实验室”更名为“中国科学院重点实验室”。进入创新试点序列的研究所从事基础性研究的单元均应按照重点实验室的模式管理运行，条件成熟时可申请成为院重点实验室。院拟在若干重点领域组建新的重点实验室，如量子信息、光通讯、宽带网络、(超级计算机)、光电子学与激光技术、微机电系统、先进制造技术、分子纳米结构、电离层物理、核物理、等离子体物理、材料力学与材料设计、空间光学、生物信息学、组织工程与治疗性克隆、脑智与认知科学、营养与健康、病毒学、中药现代化、功能基因组、动物克隆与转基因、生物能源与生物质转化、离子束生物工程、分子生态学、环境与健康、清洁能源、化学地球动力学、矿物资源探查、陆地表层系统过程、海洋动力学、海洋环境、风沙物理与环境、精准农业、草原生态与畜牧、森林生态、湿地生态、绿洲生态、青藏高原生态与资源等。中国科学院重点实验室体系现有162个实验室，其中包括国家在中国科学院建设的10个国家实验室、7个国家工程实验室、75个国家重点实验室（含与教育部部的4个联合室，因中科大为中科院直属高校，所以中科大重点实验室划归中科院系统）、70个院重点实验室。3、德国亥姆霍兹国家研究中心德国在两百多所大学及高校之外，另有四大高校外的国家科研团队，其中亥姆霍兹联合会是最大、官方色彩也最浓的科研单位。亥姆霍兹联合会现在拥有17个国家科研中心（国家实验室）、员工总人数3.1万人、年度科研经费33亿欧元。不论是人员以及经费在都大致超出德国马普学会、弗劳恩霍夫协会和莱布尼兹联合会等另外三家德国科研机构的一倍左右。亥姆霍兹联合会的主要研究方向集中在：能源、地球与环境、生命科学、关键技术、物质结构以及航空航天与交通6大领域。这些领域的研究活动又被归并到30个左右的重大科研专题，其下又细分为几年重点方向。在每个科研专题领域，实行首席科学家制度，并实施计划单列的项目管理。【研究领域、科研专题与重点项目方向】1、能源_该研究领域主要有4大主题以及主题中的重点研究方向：- 可再生能源l 薄膜太阳能电池l 太阳能热电站l 地热发电技术研究- 能源的有效转化l 高性能的汽轮机l 采用陶瓷性电极的固体氧化物燃料电池技术l 甲醇与低温燃料电池技术l 为保障供电平稳和传输高效的超导电网的元器件研制- 核聚变l EURATOM的重要伙伴　l 共建ITER项目l 用欧盟资金研制建造WENDELSTEIN-7-X (stellarator装置)- 核安全研究l 各类潜在重大核事故的预防l 核废物的处置及长期封存参与该研究领域的7个研究中心分别是：德国宇航中心（DLR）、卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）、于利希研究中心（FZJ）、波茨坦地质研究中心（GFZ）、马克思-普朗克等粒子物理研究所（IPP）、德累斯罗森多夫研究中心。亥姆霍兹的能源专家与工业界人士认为，能源供应是一切社会保障和经济发展的瓶颈，现阶段不能放弃对任何一种能源形式的研究。能源工业界目前的中心任务是解决两大难题：减少原料消耗，降低废物和残渣带来的各种危害及相关风险。2、地球与环境_该研究领域可以分为以下六大科研计划并多个重点科研方向：- 地理系统：变化中的地球地球重力场及磁场研究自然资源及物资的循环利用气候的变化及人的生存空间自然灾害与救灾保障策略地下空间的有效利用- 大气与气候几百年来大气成份的变化自然界的水循环以及如何改善水供应人类活动与气候变化的关系- 海洋、海岸与极地系统l 大洋中的物理学、生物学及地学l 海岸水土环境以及极地系统的环境l 海洋系统中各种过程与交互的影响l 如何可持续地开发利用这些区域- 生物地理系统：动态性、适应性及其调整l 在这个领域主要是研究与农业相关的基本元素，如土壤、微生物、植物以及地下水（包括林业）等，主要研究人与环境的交互作用、人的影响。4、美国阿贡国家实验室阿贡有两个场所。　　伊利诺州-东场所被芝加哥环路西南约25英里的森林保护区所环绕。阿贡的4，000名雇员中约有3，200名在该1500英亩树木繁茂的场所工作。美国能源部芝加哥工作办公室也设在这里。　　阿贡国家实验室西场所　　爱达荷州-西场所占地约900英亩，位于蛇河谷爱达荷瀑布西约50英里处。它是阿贡多数主要核反应堆研究设施的所在地。约有800名阿贡的雇员在此工作。　　今天，阿贡有雇员2900名，包括大约1000名科学家和工程师，其中约600人具有博士学位。阿贡的运行经费约为4.75亿美元，支持200多个研究项目，从原子核研究到全球气候变化研究。1990以来，阿贡曾与600多家公司、无数的联邦政府部门以及其他组织一道工作。　　阿贡实验室有5个主要的研究领域，每个领域完成政府和能源部的赋予职责，以及为全社会提供重要的效益。它们是：　　1、基础科学。阿贡谋求解决许多科学挑战，包括在材料科学、物理、化学、生物学、生命和环境科学、高能物理、数学和计算科学，包括高性能计算方面的实验和理论工作。阿贡令人激动和领先的研究今天为社会带来价值，也为未来的技术突破打下基础。　　2、科学设施。阿贡运行世界水平的国家级科学研究装置，如先进光子源APS，提高了美国的科学领先地位，打造美国的未来。阿贡设计、建造和运行费用太高以至单个公司或大学不能建造和运行的负载的研究设施。这些设施被来自阿贡、工业界、学术界和其他国家实验室的科学家所用。阿贡还是强脉冲中子源、阿贡串列直线加速器系统和其他设施的所在地。　　3、能源资源计划。能源资源计划帮助确保为未来稳定提供有效和清洁能源。阿贡的科学和工程师们正在开发新的先进电池和燃料电池，以及先进的电力生成和储存系统，增加美国的能源资源，确保美国的能源未来，还在为提高美国和苏联设计的核反应堆的安全和寿命而工作。　　4、环境管理。环境管理包括解决美国的环境问题和促进环境管理。该领域的研究包括可选择性的能源系统、环境风险和经济影响评估、有害垃圾场分析和补救计划编制、电冶金处理准备失去效能的核燃料进行处理，以及排除污染和使老化核反应堆退役的新技术。阿贡在开发管理和解决美国环境问题、促进环境服务新方法中处于前沿。　　5、国家安全。近年来，国家安全对美国和阿贡研究的重要性提高。数年来，阿贡为此目的所开发的能力正帮助美国抗击恐怖主义的威胁。这些能力包括核燃料循环、生物学、化学、系统分析和系统建模方面的专门技术。该项研究正在帮助开发探测化学、生物和放射性威胁以及识别它们来源的高灵敏度仪器和技术。其他研究正帮助探测和阻止武器的可能扩散或实际攻击。阿贡设计、建造、运行和/或管理许多科学和工程研究设施，并将这些设施向来自工业界、学术界和其他政府实验室的研究人员开放。这些设施中的6个属于美国能源部正式的国家用户设施或用户中心。它们是：先进光子源、串列直线加速器系统、大气辐射测量气候研究设施、纳米尺度材料中心、电子显微中心和强脉冲中子源。研究人员可使用的其他实验室和设施有：　　2-MeV直线加速器；3-MeV静电加速器；锕类设备；先进计算试验台；先进动力系试验设备；气溶胶实验室；阿儿法-伽吗热室设施；分析化学实验室；大气边界层实验；大气场测量设备；汽车粉碎残余物实验室；基础能源科学同步辐射中心；电池分析和诊断实验室；钴60源（(20,000居里)；柴油机试验设备；地区冷暖供应模拟器；电气化学能的储存；电渗析典型实验设备；电子显微实验室-阿贡-西场所；工程开发实验室；泡沫浮选分离典型试验设备；燃料电池试验设备；燃料调节设备；高温电解炉设备；热性燃料检查设备；辐照材料实验室；激光应用实验室；激光实验室；磁成像设备；磁共振成像设备；溶解腐蚀和冷却能力实验（MACE）；微型质谱仪实验室；毫米波实验室；中子放射照相术反应堆；非破坏性的评估实验室；非破坏性的评估试验负载系统设施；非破坏性的评估显微镜设备；优质煤取样设备；动力系和放射实验室；脉冲电子直线加速器；RDT&E稀释设备；反应堆模拟设备；机器人技术实验室；安全分析培训中心；芒硝设备试验工厂；结构生物学中心；摩擦学实验室。　　ANL的诺贝尔奖获得者　　1938年，恩里科&费米（Enrico Fermi，）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。　　1963年，Maria Goeppert Mayer（女）因研究原子核壳模式取得的成果而分享1963年诺贝尔物理奖。　　2003年，Alexei Abrikosov 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得瑞典皇家科学院颁发的诺贝尔物理奖（与他人分享该奖）。5、法国Modane地下实验室法国Modane地下实验室位于法国东部罗纳 — 阿尔卑斯大区（La région Rh?ne-Alpes）萨瓦省（La Savoie）的边境小镇Modane地下，简称LSM（Le Laboratoire Souterrain de Modane）。LSM深藏于阿尔卑斯山脉弗雷瑞斯山峰（Le Mont Fréjus）下1700m的岩石中，处于连接法国萨瓦省和意大利西北的皮埃蒙特（Piémont）大区的弗雷瑞斯交通公路隧道（Le Tunnel Routier de Fréjus）的正中央，离入口处约6.5公里。LSM地下实验室面积400m2，空间容积约3500m3。LSM创建于20世纪80年代初，是法国国家核物理和粒子物理研究所（IN2P3，Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules）与宇宙学研究所（IRFU，Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l’Univers）的一个联合实验室，二者又分别隶属于法国国家科学研究中心（CNRS, Centre National de la Recherche Scientifique）和法国原子能署（CEA，Commissariat a l’Energie Atomique）。　LSM1982年正式开放，最初用于屏蔽大气中的宇宙射线，探测质子潜在的不稳定性，开展天体物理的基础研究，揭示宇宙的奥秘（起源、组成和演变）。1988年后，通过国际合作，研究扩展至暗物质、中微子、双β衰变和超重化学元素，涉及核物理、粒子物理、宇宙学、地球科学、光谱学、微电子学等诸多学科领域，主要开展了四大实验：EDELWEISS、NEMO、TGV和SHIN。同时，它拥有14台高质量高纯锗探测器组成的γ能谱超低本底放射性核素测量平台，用于环境监测、材料遴选、年代准确鉴定和半导体存储器静态测试。该平台为世界不同国家和地区的低放射性水平样品提供高灵敏度的测量服务。LSM虽鲜为人知，却是个超乎寻常的实验室，也是法国唯一的一个地下实验室，深度为欧洲之最，在世界上仅次于加拿大的SNOLab（深度2千米）。日前它正积极进行升级扩建工程，为未来大型实验开辟新的场所。除10多名永久雇员外，它汇集了全球100多名来自天体学、海洋学、葡萄酒学、电子学、考古学、医学、物理学等不同领域的研究人员、工程师和技术人员。他们在远离尘嚣、设备齐全的科学天地中开展实验。LSM的四大物理实验1.EDELWEISS：探测WIMPs粒子，寻找暗物质在晴朗的夜晚，人们可以举头惬意地欣赏深邃的天空和耀眼的星星。借助望远镜，天文学家可以观察到肉眼看不到的星星和其它太空物质。现在，借助更复杂精密的仪器，甚至能够将宇宙的“可见”物质列出完整的清单。但遗憾的是：70年来，天体物理学的诸多研究资料（宇宙射线各向异性的测量，对遥远超新星的光研究，星系群物质分布的研究）表明：人类迄今仅认知4%的宇宙，而对剩余的，约23%的暗物质和73%的暗能量，几乎还一无所知。它们的数量和质量如此庞大，几乎主宰了物质的运动和演化过程，强烈地影响了宇宙的大规模运动。对未曾揭开谜底的、不可见的、隐藏在“黑暗”和“混沌”中的暗物质的研究是现代宇宙学和天体粒子物理学的重大基础前沿课题。LSM的Edelweiss实验期望将人类对宇宙的认知率提高到30%。　　　　地球以30km/s的速度围绕太阳旋转，而整个太阳系以220km/s的高速度围绕银河系中心（简称银心）旋转。可以天马行空地想象一下：2000亿颗星在广袤的太空，舞动着绝妙的芭蕾。30年来，科学家们注意到了这些星体不可思议的高旋转速度。他们将可见星的总质量作为星系的总质量，便计算出每一颗星的旋转速度。但实际上，这些星的旋转速度要比理论计算的快得多！因此，科学家们推断：有“暗物质”潜伏着！　　　什么是“暗物质”？星系中心存在不发射任何光和电磁辐射的物质，称为“暗物质”。科学家们猜想暗物质是很小的星星，不能发出灿烂的光。但最近的研究表明，这部分“黯淡”的星最多占暗物质总量的10%。其它未知的粒子，自宇宙大爆炸以来就一直存在着的，可能构成暗物质群。延伸粒子物理标准模型是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）的实验目的。它预言了一种与物质相互作用非常弱的基本粒子WIMPs，其总体体积庞大，可以围绕星系形成气体云，但其单个粒子的大小仅约为原子核的10亿分之一（原子核：10-12cm）。因此推断：WIMPs粒子如此之小，以至于它可以自由地穿越地球上所有的物质，但其中只有很小的一部分与我们周围的物质发生作用。地下实验室最大可能地屏蔽了宇宙射线，使观察WIMPs粒子成为可能。LSM的Edelweiss实验专门进行暗物质研究，试图寻找和直接探测科学家们假设的暗物质候选者：WIMPs粒子。工业用的锗探测器不能适用于地下实验室超低本底环境的暗物质研究，因此，LSM在欧洲粒子物理、天体物理和宇宙学交叉学科学研究促进计划项目（ILIAS）的框架下，设计和制造了自己的探测器。Edelweiss实验组从20世纪90年代开始研发第一代超低温锗探测器Edelweiss I。它能够分辨WIMPs粒子弱相互作用的信号和天然放射性核素产生的干扰信号。自2006年以来，实验组与德国、俄罗斯和英国的科学家们合作，共同开发了高灵敏度高纯锗的新一代探测器Edelweiss II。它由高性能的低温恒温器、铅屏蔽、聚乙烯屏蔽、闪烁体等组合而成，最大限度地隔离了周围放射性核素对探测器的干扰。2007年又研发了新型锗探测器，使探测WIMPs粒子的能力大大提高，同时也使法国跻身暗物质直接探测的领先行列。　新型锗探测器英文名为InterDigit，简称ID，仅重400g，2008年通过测试，2009年应用于WIMPs的首次研究。它表面配置电极，可立竿见影地排除天然放射性核素的干扰，是目前世界上寻找暗物质最有潜力的探测器之一。在短短6个月里，10台ID表现出优良的稳定性，直接探测能力达到先前的10倍以上。2009年12月底Edelweiss II公布了的物理研究成果，发表于Phys. Lett. B 681 (9和Phys. Lett. B 687 (8上。预计未来，LSM用于探测WIMPs粒子的探测器数量还将三倍增长，达到50台，最终甚至达到100台。ID锗探测器，亦被称作热辐射测量仪，运行在接近零下273.15oC的低温。它可测量达到百万分之一精确值的温度，并可同时对锗原子与一个WIMPs粒子发生对撞后锗原子核的反冲能量进行精确测量。　　热辐射测量仪和温度传感器NTD　　LSM还研发了铌硅锗探测器（GeNbSi），功能与ID锗探测器相同，还有球形热电离锗探测器、中子探测器等。另外，LSM还通过改进蒸发系统技术研发了更新型的探测器，实现基准质量从ID200到ID400，再到FID400和FID800。日，4台FID800安装在低温恒温器中。FID800和安装由于所处地下1700米的特殊地理位置，Modane地下实验室有效地屏蔽了时刻照射人类的宇宙射线。同时，科学家们还需要避免探测器受到天然放射性核素的潜在干扰，因此所有建造探测器的材料都经过严格筛选、精确测试，为最低放射性水平。高标准的选材也极大地提高了探测器的灵敏度和纯度。然而，地下实验室中的岩石、建筑材料，甚至物理学家本身也具有放射性。所以为探测器建造密封的厚厚的屏蔽十分重要。可是，铅屏蔽中的铅本身也具有放射性，而且现代化的铅都残留着低水平的放射性。然而，古代的铅，却几乎是零放射。Edelweiss使用了从法国西部布列塔尼海域一只失事的老凯尔特船中回收的铅。该船在公元400年左右从英国出发，在七岛屿区沉没。船身已经完全消失，导致铅裸露，共270块，重22吨。回收后的铅进行重新纯化和熔化，制成铅块，用于保护高灵敏度的探测器，制造锗光谱仪，闪烁体和热辐射测量仪。不久的将来，距Modane镇200公里的欧洲核子研究中心（CERN）期待着直接生产出WIMPs粒子，而LSM则期待向世人证明这些粒子实际上无处不在，充斥着我们的星系---银河系。2.NEMO：中微子和双β衰变研究LSM的NEMO ( Neutrino Ettore Majorana Observatory )实验，研究中微子和双β衰变。中微子不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用，而且与宇宙的起源和演化有关。粒子物理的标准模型认为：中微子是零质量的基本粒子。尽管它在宇宙中的数量多如牛毛，但至今仍是众多粒子中最神秘莫测的粒子，被了解的最少。两个基本问题待解决：（1）中微子的质量？ 如果有，为何如此之小？绝对质量值是多少？（2）中微子的性质？ 英国保守派科学家Paul Dirac和意大利年轻的理想主义物理学家Ettore Majorana持有两种对立的观点。Dirac认为中微子不等于反中微子；而Majorana提出：中微子的反粒子就是它自己，也就是说，对于中微子，物质和反物质一体，这个特性可以解释组成宇宙的物质是如何　　6、俄罗斯科研中心库尔恰托夫研究所（俄文：Роcсийский научный центр &Курчатовский Институт& ，英文：Russian Scientific Centre &Kurchatov Institute&) 是俄罗斯在核能领域最重要的研发机构之一。在前苏联时代它的名称为伊戈尔·库尔恰托夫原子能研究所（俄文：Институт Атомной Энергии им. И.В. Курчатова）是以俄罗斯最著名的俄科学家库尔恰托夫命名的。直至1955年前，这里只是一个以苏联科学院第二研究室为名的秘密研究机构。她创建于1943年，最初的目的就是研发原子弹。苏联时代的大部分原子能反应堆是在这里设计的。1955年之后，这里主要从事热核聚变以及等离子物理等方面的主要试验研究任务。第一台托卡马克系统就是在这里开发成功的，项目发明人和领导人为萨哈罗夫及阿齐莫维齐等科学家，最成功的有随后研制成功的T-3和它的放大版T-4。1968年T-4在新西伯利亚建成并投入试验，从此开始实现了拟稳定态的热核聚变反应。在1991年之前该研究所一直直属于前苏联的原子能部。1991年11月之后重组成为俄罗斯研究中心后，该研究中心有俄罗斯政府直接领导，据说该研究所的所长是经俄罗斯联邦原子能部推荐，由俄罗斯总理直接任命的。2005年任命米哈耶尔·库法尔丘克为该研究所的所长。2007年2月，该研究所被指定为俄罗斯纳米技术研究项目的主要协调单位。该研究所位于莫斯科的库尔恰科夫广场1号。7、卡文迪许实验室卡文迪许实验室是英国剑桥大学的物理实验室，实际上就是它的物理系。剑桥大学建于1209年，历史悠久，与牛津大学同为英国的最高学府。卡文迪许实验室建于187l～1874年间，是当时剑桥大学的一位校长威廉·卡文迪许私人捐款兴建的。他是十八～十九世纪对物理学和化学做出过巨大贡献的科学家亨利·卡文迪许的近亲。这个实验室就取名卡文迪许实验室，当时用了捐款8450英镑，除去盖成一栋实验楼馆，还买了一些仪器设备。英国是十九世纪最发达的资本主义国家之一。把物理实验室从科学家私人住宅中扩展出来，成为一个研究单位，这种做法顺应了十九世纪后半叶工业技术对科学发展的要求，为科学研究的开展起了很好的促进作用。随着科学技术的发展，科学研究工作的规模越来越大，社会化和专业化是必然的趋势。卡文迪许实验室后来几十年的历史，证明剑桥大学这位校长是有远见的。负责创建卡文迪许实验室的是著名物理学家、电磁场理论的奠基人麦克斯韦。他还担任了第一届卡文迪许实验物理学教授，实际上就是实验室主任或物理系主任，直至1879年因病去世(年仅四十八岁)。在他的主持下，卡文迪许实验室开展了教学和多项科学研究。实验室附有工厂，可以制作很精密的仪器，麦克斯韦很重视科学方法的训练，特别是科学史的研究。例如：他用了几年的时间整理一百年前H.卡文迪许有关电学实验的论著，并带领大家重复和改进卡文迪许做过的一些实验。有人不理解他的想法，但是后来证明麦克斯韦是有远见的。卡文迪许实验室还进行了多项研究，例如：地磁、电磁波速度、电气常数的精密测量、欧姆定律实验、光谱实验、双轴晶体等等，这些工作起了为后人开辟道路的作用。麦克斯韦的继任者是斯特技特即瑞利第三。他在声学和电学方面很有造诣。在他主持下，卡文迪许实验室系统地开设了学生实验。1884年，瑞利因被选为皇家学院教授而辞职，由二十八岁的J.J.汤姆逊继任。J.J.汤姆逊对卡文迪许实验室有卓越贡献，在他的建议下，从1895年开始，卡文迪许实验室实行吸收外校(包括国外)毕业生当研究生的制度，一批批的优秀青年陆续来到这里，在J.J.汤姆逊的指导下进行学习与研究。在他任职的三十五年间，卡文迪许实验室作出了许多卓越的成果，在科学研究方面领先世界。J.J.汤姆逊建立了一整套研究生培养制度和良好的学风，他的研究生中，著名的有卢瑟福、朗之万、汤森德、麦克勒伦、W.L.布拉格、C.T.R.威尔逊、H.A.威尔逊、里查森、巴克拉等等，这些人都有重大建树，其中多人得诺贝尔奖。1919年，卢瑟福接掌实验室。他是一位成绩卓著的实验物理学家，是原子核物理学的开创者。在他的带领下，查德威克发现了中子，科克拉夫特和瓦尔顿发明静电加速器，布拉凯特观察到核反应，奥利法特发现氰，卡皮查在高电压技术和低温研究取得硕果，另外还有电离层的研究，空气动力学和磁学的研究等等。1937年W.L.布拉格继任第五届教授，以后是莫特和皮帕德。七十年代以后，古老的卡文迪许实验室大大地扩建了，研究的领域包括天体物理学，粒子物理学，固体物理以及生物物理等等。卡文迪许实验室至今仍不失为世界著名实验室之一。从卡文迪许实验室出身的诺贝尔奖获得者瑞利第三J.J.汤姆逊卢瑟福W.H.布拉格8、强场激光物理国家重点实验室（中国科学院上海光学精密机械研究所）强场激光物理及相关新前沿新方向是国际上现代物理学乃至现代科学中非常重要的前沿学科领域，不仅有重大的科学意义，而且在国家战略高技术与交叉学科领域中也有重要的推动作用。实验室主要从事激光物理，特别是强场激光物理及相关新前沿新方向的开拓研究，包括：新一代超强超短激光源物理与技术；强场超快极端条件激光物理的实验与理论；超强超短激光与物质的相互作用；量子相干操控原子与电子、强场高能量密度物理等新前沿新方向开拓；基于强场超快条件的超短波长相干辐射、激光核聚变等战略高技术的科学基础；相关探测新技术新方法及在材料、生命和信息科学中的交叉应用基础等研究。实验室在以下研究方面取得系列重大进展：在超强超短激光的持续创新发展方面取得突破性进展，发明寄生振荡抑制等多项技术，研制成功世界最高峰值功率的飞秒拍瓦级超强超快钛宝石激光系统，被“Nature Photonics”杂志专栏报道。利用该装置在台式化激光核聚变等研究中取得国际领先水平重大实验成果；强场超快物理研究取得有重要国际影响的系统性原创成果，如周期量级超快强场极端条件的创立与时空新特性的发现、周期与亚周期时间尺度量子相干控制及阿秒相干辐射新机制的发现等，为国际极端非线性光学等新领域的开拓与发展作出中国学者的重要贡献；此外，还在可调谐中红外新波段强场相互作用新物理、新效应前沿研究领域的开拓探索中取得重要原创性发现，并提出了相对论性超强激光场中高能电子与质子加速的新方案与新机制等。在包括国际顶尖物理学期刊Physical Review Letters等杂志上发表了一批高质量的论文，已得到广泛引用与高度评价，产生重要国际学术影响，并获得一批发明专利。9、日本国家材料科学研究所此所下辖脉冲强磁场实验室，是世界几大脉冲强磁场实验室之一。研发领域 为了减少对环境的负荷，建立一个安全，安心的社会，并进行产生环境/能源材料与经济和社会价值，并保证了高可靠性和高安全性材料的研究，NIMS是促进研究在以下几个方面： “材料能源，环境和资源田” 这种“材料能源，环境和资源领域”包括10个项目，这是研究领域中最大的根据新的第三中期计划。 强烈的重点放在这一领域，因为“ 绿色创新 ”是日本经济增长战略的第 4 次科学技术基本计划（财年），一个主要支柱，因此是研究应该以最大的推广区域能在将来。先进的研发，旨在突破与创造创新材料作为其研究潜力的基础上，NIMS积极参与研究，在以下两个方面来创造创新的物质/材料，建立，导致全球范围内的材料研究领域的基础研究。 “先进的关键技术领域” 此字段给出特别重视对基础设施/通用技术，这是共同的所有领域，基础研究，迄今开发的各种技术中的研究。“纳米级材料领域” 在这个领域，NIMS正在努力解决由在超越师无机和有机的纳米寻找现象和功能独特的材料具有挑战性的研究课题。这些是支持突破材料的研究，涵盖表征技术，仿真技术，材料和设计技术，开辟了道路，新的制造工艺技术，寻找新的现象和新的功能，独特的纳米材料，并且还支持上面提到的“研究和开发先进材料，以应对“。研究领域研究项目材料能源与环境材料环境修复先进的超导材料材料的发电和储电下一代光伏先进的战略材料结构材料的可靠性评估高温材料低碳社会轻型高性能杂化材料宽带隙材料的光学和电子节能型磁性材料纳米材料纳米技术系统化学纳米技术纳米电子学纳米生物技术先进的关键技术先进材料表征材料设计仿真创新光子学材料先进的颗粒加工合成有机分子网络10、日本国家高能物理研究所位于日本东京都东北茨城县筑波的日本国家高能物理研究所1971年4月成立，1997年改名为日本高能加速器研究组织（High Energy Accelerator Research Organization，简称KEK）。KEK由两个研究所组成：粒子和核研究所（Institute of Particle and Nuclear Studies，简称IPNS）及材料结构科学研究所（Institute of Materials Structure Science，简称IMSS）。另外，KEK有两个实验室：加速器实验室和应用研究实验室。筑波园内，建有一台开展BELLE实验的正负电子对撞机（KEKB）和一台开展K2K中微子震荡实验用的质子同步加速器（PS）。中子和μ子束流从PS增强器被引到进行各种固态实验的中子和μ子设施。来自直线加速器被加速的部分电子注入两个储存环（PF和AR），产生同步光，用于开展大量的实验，涉及物理、化学、生物学等学科。加速器实验室是KEK的核心,它建造了KEK的所有加速器，负责它们的运行和改进。该实验室与日本的散裂中子源（J-PARC）项目组合作，现正在筑波园北部约30公里处的东海建造一套新的强流质子加速器（J-PARC）。该工程是与日本原子能研究所联合建造的项目，一期工程2006年竣工。该实验室还从事先进加速器技术的研究与开发，特别是未来直线加速器的研究与开发。粒子和核研究所的重点放在B物理和中微子物理上，BELLE和K2K实验已分别取得了重要结果。高能研究的未来明显依赖J-PARC实验的有几个，明显的是中微子震荡和稀有K介子衰变实验，现正处在准备阶段。材料结构科学研究所利用X射线、中子、μ子和正电子开展材料科学、生物科学和生命科学的研究。J-PARC提供束流后，该研究所将加强中子和μ子科学的研究。应用研究实验室开展辐射防护、低温、信息技术、计算机科学和高精密加工方面的研究与开发。该实验室利用其最先进的技术，为KEK的研究提供必要的支持。KEK欢迎大学和工业界的人士、国内外的研究人员参加实验以及利用粒子束流。KEK将进一步国际化，扩大与世界上一些主要实验室的密切合作。　 KEK大事记1954年，核研究所筹备小组成立。1955年，核研究所成立。1957年9月，固定磁场回旋加速器竣工。1958年5月，磁场调变回旋加速器竣工，6月利用固定磁场回旋加速器开始进行第一个实验。1960年10月，利用磁场调变回旋加速器开始进行第一个实验。1961年12月，电子同步加速器成功地将电子束流加速到750 MeV.1963年4月，利用电子同步加速器开始进行第一个实验。1964年4月，一个新的基本粒子物理研究所筹备小组成立。1966年3月，电子同步加速器获得1.3 GeV的束流。1971年4月，国家高能物理研究所成立（KEK）。1976年3月，质子同步加速器产生8 GeV的束流，达到设计指标。12月，能量达到12 GeV.1977年5月，利用质子同步加速器开始第一个实验，12月，在扇形磁场回旋加速器上开始做实验。1978年，建造了介子科学设施，增强器同步应用设施和光子工厂。1980年7月，开始利用增强器同步应用设施开展实验。1982年3月，光子工厂成功地储存了2.5 GeV电子束。1983年6月，开始进行光子工厂实验。1984年7月，TRISTAN累积环（AR）将负电子束的能量加速到6.5 GeV.1985年10月，TRISTAN累积环（AR）将正电子束的能量加速到6.5 GeV.1986年11月，TRISTAN主环（MR）将正负电子束的能量加速到25.5 GeV.1987年5月，TRISTAN实验开始。1988年，介子科学设施重组为介子科学实验室。借助超导加速腔，11月TRISTAN主环（MR）提高到30 GeV。1989年9月，由TARNII第一次对电子进行冷却。加速器和同步辐射科学系在高等研究生大学建立。 1993年3月，同位素分离器在线(ISOL)完工。1994年6月，KEK B工厂开始建造。1995年12月，TRISTAN实验结束。1997年，核研究所，高能物理研究所和介子科学实验室合并，重组为高能加速器研究组织。1998年4月，高等研究生大学的同步辐射科学系重新命名为材料科学系。11月，介子科学实验室对外开放。1999年4月，高等研究生大学成立基本粒子和核物理系。 11、劳伦斯—伯克利实验室美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)是一个早期成立的应用科学实验室，隶属于美国能源部(DOE)的国家核安全局（NNSA），自1952 年创建以来由加利福尼亚大学管理，位于加利福尼亚州旧金山东郊约40 英里。作为一个国家安全实验室，LLNL 的使命是通过采用先进的科学技术，确保国家的核武器安全可靠。它主要开展火炸药、火工品与药剂及其它高新技术含能材料的研究工作，用以满足不断增加的国家安全需要，如加强国家安全、反对恐怖分子的新式武器。劳伦斯利弗莫尔国家实验室每年经费预算约16 亿美元，工作人员超过8 000 人，包括3 500 科学家、工程师以及技术人员。LLNL 拥有价值数十亿美元的研究设备。其中建有现代化的新炸药合成实验室，并配有新型的含能材料合成、分析、测试设备，通过计算机可设计炸药，预测新炸药性能、结构以及对其它材料的影响。自成立以来已研制了9 种新型猛炸药，包括用于钝感弹药的钝感炸药。此外在距劳伦斯利弗莫尔联合企业15 英里的山区建有可容纳500 磅猛炸药的300 号试验场，该试验场拥有工程试验人员、安全作业人员和环境分析人员200 多名，年预算5 千万美元。进行的实验主要采用遥控高速光学仪器和x 射线闪光仪来探测、控制爆轰过程，其x 射线闪光仪可透视猛炸药周围的金属外壳，并显示猛炸药与其它组件的相互作用及爆轰传递关系。随着实验室在国防科学技术领域地位的不断巩固与上升，除了从事军事领域的科学研究外，实验室还开展能源与环境、生物科学与生物技术以及基础应用研究，并致力与众多学会社团建立广泛的合作伙伴关系。弗莫尔劳伦斯国家实验所的“国家点火装置”（National Ignition Facility）已建成合格。这台能模拟太阳中心核反应的世界上最大的激光器已经准备就绪，即将启动。“国家点火装置” 位于加州，投资约合24亿英镑，占地约一个足球场大小。科学家希望该激光器能模仿太阳中心的热和压力。“国家点火装置”由192个激光束组成，产生的激光能量将是世界第二大激光器、罗切斯特大学的激光器的60倍。2010年，192束激光将被汇聚于一个氢燃料小球上，创造核聚变反应，打造出微型“人造太阳”。G.T.西博格和E.M.麦克米伦由于发现超铀元素和美籍华人李远哲由于研究交叉分子束方法而分别获得1951 和1986 年诺贝尔化学奖。镎、钚、锆、锎、锿、钔、锘和铹都是在该室发现的。对于镅和镄的发现，该室也起了重要作用。该室的许多重要设备，包括世界上第一台回旋加速器和后来的超重离子直线加速器和高能重离子加速器（Bevalac）等，都是本室自己设计和建造的。出版物有《劳伦斯-伯克利实验室报告》等。未完，待续文章来源：百度贴吧今日编辑：九雅
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