Resultados de la investigación del Laboratorio Nacional Brookhaven
Desde su creación, el Departamento de Energía de EE. UU. ha posicionado a BNL como una institución de investigación integral a gran escala. Sus cuatro tareas básicas son: concebir, diseñar, construir y operar dispositivos de usuario complejos y avanzados; abrir fronteras científicas de largo plazo y de alto riesgo; desarrollar tecnologías avanzadas que necesita el país y transferirlas a otras instituciones y sectores industriales, así como formar una nueva generación de científicos e ingenieros; el público.
Después de más de 50 años de desarrollo, BNL cuenta con tres reactores, ciclotrones, fuentes de luz de radiación sincrotrón, así como osciladores de resonancia magnética nuclear de alto campo, microscopios electrónicos de proyección, microscopios electrónicos de barrido y tomografía por emisión de positrones. Escáneres. Una gran cantidad de instrumentos y equipos de gran tamaño. Inició investigaciones en tecnología nuclear, física de alta energía, nanotecnología y otros campos, y también llevó a cabo investigaciones en biología, química, medicina, ciencia de materiales, ciencia ambiental, ciencia y tecnología energéticas y otros campos. La fuerte capacidad de apoyo del grupo de instrumentos científicos y el entorno interdisciplinario le han dado a BNL una gran capacidad para desarrollar ciencias emergentes y de vanguardia y avanzar en nuevas tecnologías importantes. Ha logrado muchos resultados importantes que han atraído la atención mundial y han ganado múltiples Premios Nobel. convirtiéndose en una famosa base de investigación científica integral a gran escala. El reactor de investigación de grafito BGRR entró en funcionamiento en 1950 y fue dado de baja en 1968.
Reactor de haz de paso alto HFBR: entró en funcionamiento en 1965 y se retiró en 1999.
Reactor de Investigación Médica BMRR: Entró en funcionamiento en 1959 y fue dado de baja en 2000.
Acelerador Cósmico Sincrotrón de Protones: Construido en 1948, comenzó a funcionar en 1953 y dejó de funcionar en 1966.
Sincrotrón de gradiente alterno AGS: Entró en funcionamiento en 1960 y posteriormente se convirtió en el inyector de RHIC.
Acelerador Superconductor Isabelle: La construcción comenzó en 1977 pero se detuvo por problemas técnicos y sus túneles se utilizaron posteriormente para el RHIC.
Colisionador Relativista de Iones Pesados RHIC: 10 años de prefabricación y construcción, puesto en funcionamiento en el año 2000.
Fuente de luz de radiación sincrotrón NSLS: la construcción comenzó en 1978, el anillo ultravioleta de vacío comenzó a funcionar en 1984 y el anillo X comenzó a funcionar en 1986.
Fuente de luz de radiación sincrotrón NSLS-II: La construcción comenzó en 2008 y está previsto que entre en funcionamiento en 2012.
Láser de electrones libre de ultravioleta profundo Láser de electrones libre de DUV: la construcción comenzó en 1995 y el Qualcomm Flux Reactor HFBR se construyó en 2002.
El flujo de neutrones del HFBR (High Flux Beam Reactor) no alcanza el valor máximo dentro del núcleo, pero sí alcanza el valor máximo fuera del núcleo. El haz de neutrones pasa por la salida del haz en la tangente del núcleo. núcleo. Listo para que lo utilicen los experimentadores. 1965 Octubre El 31 de octubre, HFBR logró por primera vez una reacción en cadena autosostenida. La potencia de diseño del HFBR es de 40 MW y el flujo de neutrones es de 1,6×1015/cm2/s, que es 50 órdenes de magnitud mayor que el BGRR. La potencia de HFBR aumentó a 60 MW en 1982 y tan solo 30 MW más tarde. Después de más de 30 años de funcionamiento, el HFBR estableció un récord envidiable en su uso como fuente confiable de neutrones y fue dado de baja permanentemente en 1999. Con el desarrollo de la tecnología de aceleradores, para acelerar protones a energías más altas, BNL1960 construyó un sincrotrón de gradiente alterno (AGS) con un diámetro de 843 pies, y la energía alcanzó el objetivo de diseño de 33 GeV, que se utilizó para combinar protones y Los iones pesados se aceleran a altas energías para realizar investigaciones físicas. En las primeras etapas de su funcionamiento, la intensidad máxima del haz del acelerador era de 300 mil millones de protones/pulso, 30 veces mayor que el diseño original. En 1986, la intensidad de corriente alcanzó 1.012 protones/pulso, 1.800 veces mayor que la especificación de diseño.
Los científicos han utilizado AGS para realizar experimentos de física y cuatro de ellos han ganado el Premio Nobel de Física. El Laboratorio de Investigación de Radiación Espacial (NSRL) de la NASA utiliza haces de iones pesados inducidos por AGS para realizar investigaciones de radiobiología.
AGS es un experimento de objetivo fijo y, por razones técnicas, es imposible acelerar las colisiones de haces. Las colisiones de haces no eran posibles hasta que surgió la propuesta de construir dos anillos de almacenamiento de protones que se cruzaran utilizando imanes superconductores. El 28 de septiembre de 1978, el Departamento de Energía de Estados Unidos financió la construcción de la NSLS (Fuente Nacional de Luz Sincrotrón) en BNL. NSLS se divide en dos anillos de almacenamiento. El anillo pequeño es un anillo ultravioleta de vacío (0,8 GeV), construido en 1984, con alrededor de 25 líneas de haz, que proporcionan principalmente rayos ultravioleta, visible, infrarrojos y algunos rayos X. El anillo grande se llama anillo X (2,5 GeV) y fue construido en 1986. Tiene alrededor de 60 líneas de haz que producen rayos X con mayor energía que el anillo ultravioleta del vacío. El NSLS funciona las 24 horas del día y produce un haz de clase mundial que puede realizar más de 80 experimentos diferentes simultáneamente, proporcionando herramientas de investigación científica vitales a 2500 científicos en más de 400 instituciones de investigación académicas, industriales y gubernamentales cada año. Sus numerosos proyectos de investigación producen aproximadamente 650 artículos cada año, más de 125 de los cuales se publican en las principales revistas académicas.
Además de la fuente de luz NSLS, BNL también cuenta con una gran cantidad de instrumentos y equipos a gran escala, como osciladores de resonancia magnética nuclear de alto campo, microscopios electrónicos de proyección de 30 kV, microscopios electrónicos de barrido, microscopios electrónicos de emisión de positrones. escáneres de tomografía, que se utilizan para generar indicadores radiactivos, ciclotrón Tracer, etc. , lo que otorga a BNL una gran capacidad para respaldar la investigación multidisciplinaria. Representación del diseño de NSLSII
Después de 20 años de mejora continua, el rendimiento de NSLS ha llegado a su límite. Para mantener y aumentar el entusiasmo y el número de usuarios de NSLS, debemos continuar brindándoles las necesidades científicas ahora y en el futuro, y debe incluirse en la agenda el desarrollo de nuevos equipos que puedan proporcionar brillo y flujo promedio más altos. Esta nueva instalación, conocida como NSLS-II, conservará la naturaleza interdisciplinaria que caracteriza la investigación actual de NSLS al tiempo que proporcionará nuevas capacidades para satisfacer futuras necesidades de los usuarios.
NSLS-II sigue siendo una fuente de luz de radiación sincrotrón de tercera generación. Su ondulador adopta un nuevo diseño y tecnología de procesamiento, que puede lograr un efecto de superposición de rayos X más fuerte y, por lo tanto, reducir el nivel de energía de los grupos de electrones. , al reducir correspondientemente la órbita, el brillo de los rayos X producido será 10.000 veces mayor que el NSLS, lo que lo convertirá en un anillo avanzado de almacenamiento de electrones de energía media (3 GeV). El trabajo de diseño del NSLS-II comenzó en 2005, la construcción comenzó en 2008 y el inicio de la producción está previsto para 2012.
NSLS-II traerá nuevas oportunidades científicas a BNL, y la combinación de capacidades que proporciona tendrá un impacto significativo en los principales proyectos de investigación científica en los Estados Unidos en las próximas décadas, como los Institutos Nacionales de Los principales proyectos de investigación de Salud, como Genómica Estructural y Energía para Genómica del Ministerio de Vida; mejoran en gran medida las capacidades experimentales para estudiar la física de la materia condensada y la ciencia de los materiales; proporcionan una amplia gama de detectores de resolución nanométrica para cumplir con el programa de nanociencia en rápido crecimiento del país; proyectos que cubren una amplia gama de diferentes disciplinas y áreas de investigación, como ciencias de la vida, ciencias de los materiales, ciencias químicas, nanociencias, ciencias de la tierra y ciencias ambientales.
El 23 de marzo de 2009, cuando el Secretario de Energía de Estados Unidos, Steven Chu, visitó BNL, anunció que invertiría 654.3884 millones de dólares en el laboratorio, principalmente para la investigación sobre NSLS-II. Steven Chu enfatizó que el liderazgo tecnológico es crucial para la prosperidad económica de Estados Unidos. Este proyecto no sólo ayudará con la recuperación de la economía a corto plazo, sino que también realizará una inversión estratégica en investigación básica que representa el futuro del país. DUV-FEL (Láser de electrones libres de ultravioleta profundo) es también un dispositivo de plataforma de investigación. Fue diseñado y construido en 1995 y completado en 2002. El láser de electrones sin DUV utiliza el acelerador lineal de NSLS para acelerar los electrones a lo largo del acelerador lineal, y luego los electrones excitan el imán (llamado inserto) a través de una trayectoria sinusoidal mientras se acoplan con la luz emitida por el láser semilla para producir luz de alta energía con pulsos fuertes. Debido a que esta luz es extremadamente estable, cada pulso dura menos de una millonésima de segundo.
La luz breve e intensa permite a los investigadores capturar rápidamente los breves cambios moleculares de las reacciones químicas.