El Laboratorio Nacional Brookhaven ( BNL ) es un laboratorio nacional del Departamento de Energía de los Estados Unidos ubicado en Upton, Nueva York , en Long Island , y se estableció formalmente en 1947 en el sitio de Camp Upton , una antigua base del ejército estadounidense y campo de internamiento japonés . Su nombre proviene de su ubicación dentro de la ciudad de Brookhaven , aproximadamente a 60 millas al este de la ciudad de Nueva York . Está gestionado por la Universidad Stony Brook y el Battelle Memorial Institute .
Lema | "Pasión por el descubrimiento" |
---|---|
Establecido | 1947 |
Tipo de investigación | Física nuclear y de altas energías, ciencia de materiales, nanomateriales, química, energía y ciencias ambientales, biológicas y climáticas. |
Presupuesto | Más de 550 millones de dólares estadounidenses (2015) |
Director | Doon Gibbs |
Personal | 2.750 |
Localización | Upton , Suffolk County , Nueva York , Estados Unidos 40.875 ° N 72.877 ° W 40 ° 52′30 ″ N 72 ° 52′37 ″ O / Coordenadas : 40 ° 52′30 ″ N 72 ° 52′37 ″ O / 40.875 ° N 72.877 ° W |
Instalaciones | 21 km 2 (5.265 acres) |
Agencia operadora | Brookhaven Science Associates, LLC |
Sitio web | www.bnl.gov |
Mapa | |
Ubicación en Nueva York |
La investigación en BNL se especializa en física nuclear y de altas energías, ciencia y tecnología de la energía, medio ambiente y biociencia, nanociencia y seguridad nacional. El campus de 5,300 acres contiene varias instalaciones de investigación grandes, incluido el Colisionador de Iones Pesados Relativista y la Fuente de Luz Nacional Sincrotrón II . Se han otorgado siete premios Nobel por el trabajo realizado en el laboratorio de Brookhaven. [1]
Descripción general
BNL cuenta con aproximadamente 2.750 científicos, ingenieros, técnicos y personal de apoyo, y alberga a 4.000 investigadores invitados cada año. [2] El laboratorio tiene su propia estación de policía, departamento de bomberos y código postal (11973). En total, el laboratorio se extiende por un área de 21 km 2 (5.265 acres ) que es en su mayoría colindante con la aldea de Upton, Nueva York . BNL es servido por un ramal de ferrocarril operado según sea necesario por New York and Atlantic Railway . Junto al laboratorio se encuentra la oficina de pronósticos del Servicio Meteorológico Nacional de Upton, Nueva York . [3]
Programas principales
Aunque originalmente se concibió como una instalación de investigación nuclear, la misión de Brookhaven Lab se ha expandido enormemente. Sus focos son ahora:
- Física nuclear y de altas energías [4]
- Física y química de materiales [5]
- Investigación medioambiental [6] y climática
- Nanomateriales
- Investigación energética
- No proliferación [7]
- Biología estructural [8]
- Física del acelerador [9]
Operación
Brookhaven National Lab fue originalmente propiedad de la Comisión de Energía Atómica y ahora es propiedad del sucesor de esa agencia, el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). El DOE subcontrata la investigación y la operación a universidades y organizaciones de investigación. Actualmente es operado por Brookhaven Science Associates LLC, que es una asociación equitativa de Stony Brook University y Battelle Memorial Institute . De 1947 a 1998, fue operado por Associated Universities, Inc. (AUI), pero AUI perdió su contrato a raíz de dos incidentes: un incendio en 1994 en el reactor de flujo de luz alta de la instalación que expuso a varios trabajadores a la radiación e informes en 1997 de una fuga de tritio en las aguas subterráneas de Long Island Central Pine Barrens donde se encuentra la instalación. [10] [11]
Historia
Cimientos
Después de la Segunda Guerra Mundial , se creó la Comisión de Energía Atómica de EE. UU. Para apoyar la investigación sobre energía atómica en tiempos de paz patrocinada por el gobierno. El esfuerzo por construir un reactor nuclear en el noreste de Estados Unidos fue impulsado en gran parte por los físicos Isidor Isaac Rabi y Norman Foster Ramsey Jr. , quienes durante la guerra presenciaron a muchos de sus colegas de la Universidad de Columbia partir hacia nuevos sitios de investigación remotos tras la salida del Manhattan. Proyecto desde su campus. Su esfuerzo por albergar este reactor cerca de la ciudad de Nueva York fue rivalizado por un esfuerzo similar en el Instituto de Tecnología de Massachusetts para tener una instalación cerca de Boston . Se solicitó rápidamente la participación de representantes de universidades del noreste al sur y al oeste de la ciudad de Nueva York, de modo que esta ciudad estaría en su centro geográfico. En marzo de 1946 se estableció una corporación sin fines de lucro formada por representantes de nueve importantes universidades de investigación: Columbia , Cornell , Harvard , Johns Hopkins , MIT , Princeton , University of Pennsylvania , University of Rochester y Yale University . [12]
De los 17 sitios considerados en el corredor Boston-Washington, Camp Upton en Long Island finalmente fue elegido como el más adecuado en consideración al espacio, transporte y disponibilidad. El campamento había sido un centro de entrenamiento del ejército de los Estados Unidos durante la Primera y la Segunda Guerra Mundial . Después de la última guerra, se consideró que Camp Upton ya no era necesario y estuvo disponible para su reutilización. Se concibió un plan para convertir el campamento militar en un centro de investigación.
El 21 de marzo de 1947, el sitio de Camp Upton fue transferido oficialmente del Departamento de Guerra de EE. UU. A la nueva Comisión de Energía Atómica de EE. UU. (AEC) , predecesora del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) .
Investigación e instalaciones
Historia del reactor
En 1947 comenzó la construcción del primer reactor nuclear en Brookhaven, el Brookhaven Graphite Research Reactor . Este reactor, que se inauguró en 1950, fue el primer reactor que se construyó en los Estados Unidos después de la Segunda Guerra Mundial. El reactor de haz de alto flujo funcionó de 1965 a 1999. En 1959, Brookhaven construyó el primer reactor estadounidense específicamente diseñado para la investigación médica, el reactor de investigación médica Brookhaven , que funcionó hasta el año 2000.
Historia del acelerador
En 1952 Brookhaven comenzó a utilizar su primer acelerador de partículas , el Cosmotron . En ese momento, el Cosmotron era el acelerador de energía más alta del mundo, siendo el primero en impartir más de 1 GeV de energía a una partícula. El Cosmotron se retiró en 1966, después de que fuera reemplazado en 1960 por el nuevo Sincrotrón de gradiente alterno (AGS). El AGS se utilizó en una investigación que resultó en 3 premios Nobel , incluido el descubrimiento del neutrino muón , el quark encanto y la violación de CP .
En 1970 en BNL comenzó el proyecto ISABELLE para desarrollar y construir dos anillos de almacenamiento de intersección de protones. El inicio del proyecto fue en octubre de 1978. En 1981, con el túnel del acelerador ya excavado, los problemas con los imanes superconductores necesarios para el acelerador ISABELLE paralizaron el proyecto y finalmente se canceló en 1983. [13 ]
La fuente de luz del sincrotrón nacional operó desde 1982 hasta 2014 y participó en dos descubrimientos ganadores del Premio Nobel. Desde entonces, ha sido reemplazado por el National Synchrotron Light Source II .
Después de la cancelación de ISABELLE, el físico de BNL propuso que el túnel excavado y las partes del ensamblaje del imán se usaran en otro acelerador. En 1984 se presentó la primera propuesta para el acelerador ahora conocido como Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). La construcción se financió en 1991 y RHIC ha estado en funcionamiento desde 2000. Uno de los dos únicos colisionadores de iones pesados en funcionamiento del mundo, RHIC es a partir de 2010 el segundo colisionador de mayor energía después del Gran Colisionador de Hadrones . RHIC está alojado en un túnel de 3,9 km (2,4 millas) de largo y es visible desde el espacio.
El 9 de enero de 2020, Paul Dabbar, subsecretario de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE. UU., Anunció que el diseño BNL eRHIC ha sido seleccionado sobre el diseño conceptual presentado por Thomas Jefferson National Accelerator Facility como el futuro Electron – ion. collider (EIC) en los Estados Unidos. Además de la selección del sitio, se anunció que BNL EIC había adquirido el CD-0 (necesidad de la misión) del Departamento de Energía. [14] El diseño eRHIC de BNL propone actualizar el Colisionador de Iones Pesados Relativista existente, que colisiona haces de iones ligeros con iones pesados, incluidos protones polarizados, con una instalación de electrones polarizados, para ser alojados en el mismo túnel. [15]
Otros descubrimientos
En 1958, los científicos de Brookhaven crearon uno de los primeros videojuegos del mundo , Tennis for Two . [16] [17]
En 1968, los científicos de Brookhaven patentaron Maglev , una tecnología de transporte que utiliza levitación magnética .
Instalaciones principales
- Colisionador de iones pesados relativista (RHIC), que fue diseñado para investigar el plasma de quarks-gluones [18] y las fuentes de espín de protones. [19] Hasta 2009 fue el colisionador de iones pesados más poderoso del mundo. Es el único colisionador de protones de espín polarizado.
- Centro de Nanomateriales Funcionales (CFN), utilizado para el estudio de materiales a nanoescala . [20]
- National Synchrotron Light Source II (NSLS-II), la instalación para usuarios más reciente de Brookhaven, se inauguró en 2015 para reemplazar la National Synchrotron Light Source (NSLS), que había funcionado durante 30 años. [21] NSLS participó en el trabajo que ganó el Premio Nobel de Química en 2003 y 2009 . [22]
- Sincrotrón de gradiente alterno , un acelerador de partículas que se utilizó en tres de los premios Nobel del laboratorio . [23]
- Accelerator Test Facility , genera, acelera y monitorea haces de partículas . [24]
- Tandem Van de Graaff , que alguna vez fue el acelerador electrostático más grande del mundo . [25]
- Recursos de ciencia computacional, incluido el acceso a una supercomputadora enormemente paralela de la serie Blue Gene que se encuentra entre las más rápidas del mundo para la investigación científica, administrada conjuntamente por el Laboratorio Nacional Brookhaven y la Universidad Stony Brook . [26]
- Edificio científico interdisciplinario, con laboratorios únicos para estudiar superconductores de alta temperatura y otros materiales importantes para abordar los desafíos energéticos. [27]
- Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA , donde los científicos utilizan haces de iones para simular rayos cósmicos y evaluar los riesgos de la radiación espacial para los viajeros y equipos espaciales humanos. [28]
Contribuciones externas
Es un socio que contribuye al experimento ATLAS , uno de los cuatro detectores ubicados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Actualmente opera en el CERN cerca de Ginebra , Suiza. [29]
Brookhaven también fue responsable del diseño del anillo acumulador SNS en asociación con Spallation Neutron Source en Oak Ridge, Tennessee .
Brookhaven participa en una variedad de proyectos de investigación de neutrinos en todo el mundo, incluido el Experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay en China y el Experimento de neutrinos subterráneos profundos en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi . [30]
Acceso público
Para otros eventos públicos que no sean aprobados, el laboratorio está cerrado al público en general. El laboratorio está abierto al público varios domingos durante el verano para recorridos y programas especiales. El programa de acceso público se conoce como "domingos de verano" y se lleva a cabo cuatro domingos desde mediados de julio hasta mediados de agosto, y presenta un espectáculo científico y un recorrido por las principales instalaciones del laboratorio. [31] El laboratorio también alberga ferias de ciencia, cuencos de ciencia y concursos de robótica para escuelas locales, y conferencias, conciertos y charlas científicas para la comunidad local. El Laboratorio estima que cada año mejora la educación científica de aproximadamente 35,000 estudiantes de LI de jardín de infantes a grado 12, más de 200 estudiantes universitarios y 550 maestros de todo Estados Unidos.
Controversia y limpieza ambiental
En enero de 1997, las muestras de agua subterránea tomadas por el personal de BNL revelaron concentraciones de tritio que eran el doble de los estándares federales permitidos para el agua potable; algunas muestras tomadas más tarde fueron 32 veces superiores al estándar. Se descubrió que el tritio se estaba filtrando desde la piscina de combustible gastado del reactor de haz de alto flujo del laboratorio hacia el acuífero que proporciona agua potable a los residentes cercanos del condado de Suffolk.
La investigación de DOE y BNL de este incidente concluyó que el tritio había estado goteando durante 12 años sin que el DOE o BNL lo supieran. La instalación de pozos que podrían haber detectado la fuga fue discutida por primera vez por los ingenieros de BNL en 1993, pero los pozos no se completaron hasta 1996. La controversia resultante sobre el manejo de la fuga de tritio por parte de BNL y la percepción de fallas en la supervisión del DOE llevó a la terminación de AUI como el contratista de BNL en mayo de 1997.
La responsabilidad de no descubrir la fuga de tritio de Brookhaven ha sido reconocida por los gerentes de laboratorio, y el DOE admite que no supervisó adecuadamente las operaciones del laboratorio. Los funcionarios de Brookhaven trataron repetidamente la necesidad de instalar pozos de monitoreo que hubieran detectado la fuga de tritio como una prioridad baja a pesar de la preocupación pública y el acuerdo del laboratorio de seguir las regulaciones ambientales locales. La oficina de supervisión en el sitio del DOE, Brookhaven Group, fue directamente responsable del desempeño de Brookhaven, pero no responsabilizó al laboratorio por el cumplimiento de todos sus compromisos regulatorios, especialmente su acuerdo para instalar pozos de monitoreo. Los líderes superiores del DOE también compartieron la responsabilidad porque no implementaron un sistema eficaz que aliente a todas las partes del DOE a trabajar juntas para garantizar que los contratistas cumplan con sus responsabilidades en temas ambientales, de seguridad y de salud. Las responsabilidades poco claras en materia de medio ambiente, seguridad y salud han sido un problema recurrente para la administración del DOE.
Desde 1993, el DOE ha gastado más de US $ 580 millones en remediar la contaminación del suelo y el agua subterránea en el sitio del laboratorio y ha completado varios proyectos de alto perfil. Estos incluyen el desmantelamiento y descontaminación del reactor de investigación de grafito Brookhaven, [32] la remoción de sedimentos contaminados con mercurio del río Peconic y la instalación y operación de 16 sistemas de tratamiento de aguas subterráneas dentro y fuera del sitio que han limpiado más de 25 mil millones de galones. de aguas subterráneas desde 1996. [33]
Poco después de ganar el contrato para operar el laboratorio en 1997, BSA formó un Consejo Asesor Comunitario (CAC) para asesorar al director del laboratorio sobre proyectos de limpieza y otros temas de interés para la comunidad. El CAC representa una amplia gama de intereses y valores de individuos y grupos que están interesados o afectados por las acciones del Laboratorio. Está compuesto por representantes de 26 organizaciones locales de negocios, cívicas, educativas, ambientales, de empleados, gubernamentales y de salud. El CAC establece su propia agenda, presenta temas importantes para la comunidad y trabaja para brindar recomendaciones consensuadas a la gerencia del Laboratorio. [34]
Premios Nobel
Premio Nobel de Física
- 1957 - Chen Ning Yang y Tsung-Dao Lee - leyes de paridad [35]
- 1976 - Samuel CC Ting - Partícula J / Psi [36]
- 1980 - James Cronin y Val Logsdon Fitch - Violación CP [37]
- 1988 - Leon M. Lederman , Melvin Schwartz , Jack Steinberger - Muon neutrino [38]
- 2002 - Raymond Davis, Jr. - Neutrino solar [39]
Premio Nobel de Química
- 2003 - Roderick MacKinnon - Canal de iones [22]
- 2009 - Venkatraman Ramakrishnan y Thomas A. Steitz - Ribosoma [40]
Ver también
- Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio: opera el Laboratorio Nacional de EE. UU. En la ISS.
- Becarios Goldhaber
Referencias
- ^ "Premios Nobel en BNL" . Bnl.gov . Consultado el 25 de julio de 2012 .
- ^ "Acerca de BNL" . BNL.gov . Consultado el 21 de junio de 2016 .
- ^ "NWS Forecast Office Nueva York, NY" . 5 de septiembre de 2017.
- ^ "Departamento de Física" . Bnl.gov. 12 de mayo de 2008 . Consultado el 17 de marzo de 2010 .
- ^ "Página de inicio, Dirección de Ciencias Básicas de la Energía" . Bnl.gov. Archivado desde el original el 27 de mayo de 2010 . Consultado el 17 de marzo de 2010 .
- ^ "Departamento de Ciencias Ambientales" . Bnl.gov. 4 de febrero de 2009. Archivado desde el original el 8 de marzo de 2010 . Consultado el 17 de marzo de 2010 .
- ^ "Programas de seguridad nacional y no proliferación del laboratorio nacional de Brookhaven" . Bnl.gov. 2 de febrero de 2010 . Consultado el 17 de marzo de 2010 .
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- "Dr. Strangelet o: Cómo aprendí a dejar de preocuparme y amar el Big Bang"
enlaces externos
- Sitio web oficial del Laboratorio Nacional de Brookhaven
- Physics Today: DOE cierra el HFBR de Brookhaven Lab en un triunfo de la política sobre la ciencia 404
- Domingos de verano en el Laboratorio Nacional de Brookhaven
- Bibliografía comentada para el Laboratorio Brookhaven de la Biblioteca digital de Alsos para cuestiones nucleares
- Titulares