國外著名國家實(shí)驗(yàn)室情況及啟示

1、國外著名國家實(shí)驗(yàn)室（一）美國著名國家實(shí)驗(yàn)室簡況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

2、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)、計算機(jī)科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)等多個學(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）M

3、IT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

4、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。現(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

5、實(shí)驗(yàn)室在計算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字信號處理理論以及設(shè)計與建造高速數(shù)字信號處理計算機(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

6、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)新性武器研究計劃；非武器研究，包括核裂變、核聚變、中等物理加速、超導(dǎo)、計算科學(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

7、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)、

8、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

9、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“探險者1號”進(jìn)入軌道，確立了其作為“太空開發(fā)計劃之母”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）

10、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。

11、它主要從事6個方面的研究，包括中子科學(xué)、能源、高性能計算、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

12、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）其他國家著名國家實(shí)驗(yàn)室簡況1、德國的聯(lián)邦技術(shù)物理研究所（Physikalisch

13、 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)近十年的時間。他的主要貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了幾個重要的熱輻射定律。第二位是1918

14、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量基準(zhǔn)研究中心，創(chuàng)建于1900年。1981年分6個部：即電氣科學(xué)、材料應(yīng)用、力學(xué)與光學(xué)計量、數(shù)值分析與計算機(jī)科學(xué)、量子計量、輻射科學(xué)與聲學(xué)。作為高度工業(yè)化國家的計量中心，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

15、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個國家從1951年開始籌劃，現(xiàn)已有26個成員國。經(jīng)費(fèi)由各成員國分?jǐn)偅L由理事會任命，任期5年。下設(shè)管理委員會、研究

16、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。這是一個旨在探索“宇宙開始時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多個國家的6000多名物理學(xué)家曾在此工作過。這個研究中心建有兩個國際研究所，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)報告等。由

17、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)

18、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）經(jīng)驗(yàn)與啟示實(shí)驗(yàn)室分成很多等級，而一般來說，在這個學(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