徐漢屏

柏林大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室

柏林大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室是由馬格努斯創(chuàng)建的.該實(shí)驗(yàn)室所屬的柏林大學(xué)是德國首都柏林最古老的大學(xué)，于1809年由普魯士王國內(nèi)務(wù)部文教總管洪堡負(fù)責(zé)籌建，1810年10月正式開學(xué)，是第一所新制的大學(xué)，設(shè)哲學(xué)、法學(xué)、醫(yī)學(xué)和神學(xué)4科，第一任校長為哲學(xué)家費(fèi)希特.

馬格努斯原來是化學(xué)家，1845年成為柏林大學(xué)物理和技術(shù)教授.開始他是在自己的住宅里分出幾間房屋當(dāng)作實(shí)驗(yàn)室，讓最優(yōu)秀的學(xué)生參加研究工作，其中有來自歐美各國的年輕學(xué)者.

據(jù)一位曾在那里工作過的美國學(xué)者里茲回憶，當(dāng)他在那里學(xué)習(xí)時(shí)，同時(shí)還有三個(gè)別的學(xué)生在那里工作，一個(gè)研究聲學(xué)，一個(gè)研究偏振光，還有一個(gè)檢測剛剛發(fā)現(xiàn)的化合物晶體.

由于規(guī)模逐漸擴(kuò)大，柏林大學(xué)給予了實(shí)驗(yàn)室適當(dāng)?shù)呢?cái)政資助.于是，這所私人實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)變成了大學(xué)機(jī)構(gòu)的一部分，1863年正式成為柏林大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室，是當(dāng)時(shí)世界上屈指可數(shù)的正規(guī)物理實(shí)驗(yàn)室之一.柏林大學(xué)也因此成為歐洲物理學(xué)研究中心之一.

馬格努斯創(chuàng)造了學(xué)術(shù)討論會的形式，讓學(xué)生輪流報(bào)告自己新近的科學(xué)進(jìn)展，也常邀請?jiān)L問學(xué)者做報(bào)告，研究生院的體制由此逐漸形成.

值得一提的是，一批著名科學(xué)家曾在柏林大學(xué)執(zhí)教或求學(xué)，并創(chuàng)立了新的理論和學(xué)科.這中間包括愛因斯坦、普朗克、玻恩、赫姆霍茲、赫茲、丁達(dá)爾等.

著名的德國猶太裔理論物理學(xué)家愛因斯坦，提出相對論、質(zhì)能方程，推動量子力學(xué)的發(fā)展，因?yàn)椤皩碚撐锢淼呢暙I(xiàn)，特別是發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)”而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎.

德國物理學(xué)家普朗克，量子力學(xué)的創(chuàng)始人，二十世紀(jì)最重要的物理學(xué)家之一，因發(fā)現(xiàn)能量量子而對物理學(xué)的進(jìn)展做出了重要貢獻(xiàn)，并在1918年獲得諾貝爾物理學(xué)獎.

德國猶太裔理論物理學(xué)家玻恩，量子力學(xué)奠基人之一，因?qū)α孔恿W(xué)的基礎(chǔ)性研究尤其是對波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)詮釋，獲得1954年的諾貝爾物理學(xué)獎.

德國物理學(xué)家、生理學(xué)家、生物物理學(xué)家赫姆霍茲，1871年繼任物理實(shí)驗(yàn)室教授，著名的聲學(xué)和生理學(xué)教授.他從永動機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的這個(gè)事實(shí)人手，研究發(fā)現(xiàn)能量守恒與轉(zhuǎn)化原理，對能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的形成做出了不可磨滅的貢獻(xiàn).

德國物理學(xué)家赫茲，在其老師赫姆霍茲的引導(dǎo)下，于1888年做了著名的電磁波實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了電磁波的存在.他用一根兩端帶有銅球的銅絲彎成環(huán)狀，當(dāng)作檢波器，放到離電磁波發(fā)生器10米遠(yuǎn)的地方.當(dāng)電磁波發(fā)生器通電后，檢波器銅絲圈兩端的銅球上產(chǎn)生了電火花.

英國物理學(xué)家丁達(dá)爾，首先發(fā)現(xiàn)和研究了膠體中的丁達(dá)爾效應(yīng)，當(dāng)一束光線通過溶膠，若從入射光的側(cè)面觀看，則在光線通過溶膠的部位可看到一個(gè)光柱，這是區(qū)別溶膠和真溶液最簡便的方法.

柏林大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室是十九世紀(jì)歐洲最早的規(guī)模較大的物理實(shí)驗(yàn)室.二戰(zhàn)后，柏林大學(xué)分為兩所——柏林洪堡大學(xué)和柏林自由大學(xué).學(xué)校貫徹教學(xué)與科研相結(jié)合的方針，采取講課、討論與研究相結(jié)合的教學(xué)形式，物理實(shí)驗(yàn)室仍發(fā)揮著其不可低估的作用.2012年6月學(xué)校入選為11所德國“精英大學(xué)”之一，其擁有的輝煌歷史，對于歐洲乃至于全世界的影響都相當(dāng)深遠(yuǎn).

康乃爾大學(xué)基本粒子物理實(shí)驗(yàn)室

美國紐約州康乃爾大學(xué)基本粒子物理實(shí)驗(yàn)室（簡稱LEPP）位于紐約州中部芬格湖畔風(fēng)景優(yōu)美的伊薩卡市.該實(shí)驗(yàn)室主要從事實(shí)驗(yàn)物理和理論物理以及加速器物理的研究，擁有F.R.紐曼以及R.R.威爾遜兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室.

1934年，康乃爾大學(xué)利用回旋加速器開始從事實(shí)驗(yàn)粒子物理研究.帶電粒子從機(jī)器中心進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)，它由利文斯頓建在洛克菲勒大堂內(nèi).康乃爾回旋加速器能將質(zhì)子加速到0.5 MeV.

二次大戰(zhàn)后不久，康乃爾大學(xué)的核研究實(shí)驗(yàn)室和紐曼實(shí)驗(yàn)室相繼成立.在威爾遜教授的領(lǐng)導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)室的師生員工在地下室建造了第一臺康乃爾電子同步加速器，將電子加速到300MeV，為康乃爾第一臺粒子加速器的600倍.1949年，康乃爾核研究實(shí)驗(yàn)室在世界上第一個(gè)成功地將束流儲存在同步加速器里.

1952年，康乃爾大學(xué)的第八任校長地塞米松利用300MeV同步加速器對同步加速器功率首次進(jìn)行精確測量.1953年，哈特曼利用300MeV同步加速器首次對同步加速器光譜進(jìn)行精確測量.1954年，康乃爾建造了世界上第一臺強(qiáng)聚焦的1GeV電子同步加速器，并在康乃爾300MeV同步加速器上建造了第一條專用同步輻射光束線.到五十年代中期，在第一臺康乃爾同步加速器上進(jìn)行的粒子物理實(shí)驗(yàn)提出了一些只有用更高能量的電子束流才能解決的重要問題，幸運(yùn)的是，由于新技術(shù)的發(fā)明，比較經(jīng)濟(jì)地解決了這一問題.第二臺電子同步加速器的峰值能量為1200 MeV，軌道半徑3.8 m.

20世紀(jì)60年代初，加速器被半徑7m、能量為2 200 MeV的同步加速器所取代.1961年，瓊斯利用1GeV同步加速器首次對輻射極化進(jìn)行測量.1965年，Maury Tinger發(fā)表第一篇提出粒子加速器中能量回收的論文.1968年，康乃爾10 GeV電子同步加速器在CESR運(yùn)動場地下建造.同步加速器體量的不斷增大，導(dǎo)致六十年代末建造了一座新的大樓一威爾遜實(shí)驗(yàn)室和半英里長的地下網(wǎng)形隧道，以安放lGeV同步加速器.

1975年，實(shí)驗(yàn)室將超導(dǎo)高頻技術(shù)首次用于高能圓形加速器，超導(dǎo)高頻腔插入10 GeV同步加速器中.1979年，康乃爾開始調(diào)試能量為10.6 GeV的正負(fù)電子對撞機(jī)一康乃爾電子儲存環(huán)CESR和CLEO高能物理探測器.1979年，在原同步加速器隧道內(nèi)建造康乃爾高能同步加速器源CHESSX射線裝置，CESR和CLEO在9.4～10.4 GeV能量范圍內(nèi)看到3個(gè)b-b夸克束縛態(tài)共振峰.到70年代末，從其他的實(shí)驗(yàn)室大量了解到有關(guān)加速高能強(qiáng)粒子束流，并使它們在高能軌道中運(yùn)行數(shù)小時(shí)的情況.這樣做的方法是建立正負(fù)電子儲存環(huán)，這是提高威爾遜實(shí)驗(yàn)室研究能力最節(jié)省費(fèi)用的方法.康乃爾儲存環(huán)（ CESR）沿10 GeV同步加速器建在同一隧道里，1979年開始為物理實(shí)驗(yàn)運(yùn)行.同時(shí)成立了CLEO合作組，初期由康乃爾大學(xué)、哈佛大學(xué)、羅徹斯特大學(xué)、羅格斯大學(xué)、雪城大學(xué)和范德比爾特大學(xué)的物理學(xué)家組成.1978年至1980年之間，康乃爾同步加速器光源CHESS研制成功.1982年，CESR最后運(yùn)行單束團(tuán)，使單正負(fù)電子束團(tuán)對撞.

80年代，實(shí)驗(yàn)室增建了同步輻射光源用戶設(shè)施.1983年，利陶爾教授提出麻花狀軌道，增加CESR中的束團(tuán)數(shù)量，來提高亮度的想法.CESR安裝了高流強(qiáng)注入器，使得大量聚束的粒子運(yùn)行，到1983年秋，CESR中有3個(gè)正負(fù)電子束團(tuán)運(yùn)行.1984年夏，CESR開始7束團(tuán)/束流的運(yùn)行，同年，CESR進(jìn)行改進(jìn)，插入了2塊四極磁鐵.通過使這2塊磁鐵彼此之間相距2m，亮度增加了4倍.還是在這一年，普渡大學(xué)的羅斯曼博士利用CHESS研究感冒病毒.1988年，CESR在b-b共振區(qū)處于世界領(lǐng)先，正負(fù)電子對撞機(jī)的亮度創(chuàng)了紀(jì)錄.CLEO升級為CLEOⅡ，包括桶和端蓋量能器中30t摻雜鉈的碘化銫.CHESS也進(jìn)行了擴(kuò)展，CHESS東安裝了1塊新的永久扭擺磁鐵.同年，拉格斐教授接任核研究實(shí)驗(yàn)室所長.卡內(nèi)基一梅隆大學(xué)、佛羅里達(dá)大學(xué)、堪薩斯大學(xué)、俄克拉荷馬大學(xué)、普渡大學(xué)和紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校的物理學(xué)家加入了CLEO的研究.核研究實(shí)驗(yàn)室雇傭員工達(dá)180人.

90年代，核研究實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行做得更大更好.1994年CESR進(jìn)行改進(jìn)，包括部分安裝了新的經(jīng)典分離器和一個(gè)新的數(shù)字束流反饋系統(tǒng).1994年夏開始9個(gè)束團(tuán)的運(yùn)行.翌年，因?yàn)镃LEO安裝新的硅頂點(diǎn)探測器和改進(jìn)環(huán)本身基本原理的束流一電流/熱一能力CHESS的能力，威爾遜實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃暫停.

進(jìn)入21世紀(jì)以后，核研究實(shí)驗(yàn)室有了進(jìn)一步的發(fā)展.2000年，威爾遜實(shí)驗(yàn)室安裝了CLEOⅢ、CHESS東和CHF，SS西，與許多大學(xué)的合作繼續(xù)進(jìn)行.由于SLAC和KEK“B T廠”的加速器亮度已經(jīng)超過了CESR，CESR決定改變物理方向，將加速器運(yùn)行在3～5GeV的J/ψ能區(qū)，CESR將新的研究計(jì)劃命名為CESR -c.2003年，CESR安裝6塊超導(dǎo)扭擺磁鐵后，使其能量降到3.76 GeV，從而成為世界上第一個(gè)由扭擺磁鐵主導(dǎo)的儲存環(huán).2004年3～5月安裝了另外6塊.2003年麥金農(nóng)被授予第一個(gè)利用CESR所做T作的諾貝爾獎.

現(xiàn)在，康乃爾大學(xué)基本粒子物理實(shí)驗(yàn)室已成為世界上著名的加速器物理研究中心之一.

加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（簡稱JPL）坐落在帕薩迪納和拉肯亞達(dá)市之間，靠近加利福尼亞州的洛杉磯，總占地面積約為0.72 km²，是美國國家航空航天局的一個(gè)下屬機(jī)構(gòu)，致力于以無人飛行器探索太陽系，行政上屬于加州理工學(xué)院管理.實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)為美國國家航空航天局開發(fā)和治理無人空間探測任務(wù).

噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的歷史可追溯到1936年.由當(dāng)年加州理工學(xué)院的教授卡門創(chuàng)建，他當(dāng)時(shí)進(jìn)行的是火箭推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)，而一些人則稱此實(shí)驗(yàn)室為噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，但他從來沒有進(jìn)行過對渦輪增壓推進(jìn)器或者其他類型的噴氣發(fā)動機(jī)的研究工作.

第二次世界大戰(zhàn)期間，美國空軍委托噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室對由納粹德國研制的V2火箭及其他的軍事項(xiàng)目進(jìn)行戰(zhàn)果評估.基于此研究成果，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室首先研制了MGM5型導(dǎo)彈，此后又研制發(fā)展了MGM29A型短程地對地導(dǎo)彈，此項(xiàng)研究直到1958年才被停止.在該實(shí)驗(yàn)室參加工作的還有火箭科學(xué)家錢學(xué)森和帕森斯.

到了1958年，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的政府職權(quán)全部轉(zhuǎn)移到了新成立的國家航空航天局，實(shí)驗(yàn)室的無人星際探索的任務(wù)就此開始.在職權(quán)轉(zhuǎn)移后，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室保留了其原來的名字.盡管大部分關(guān)于噴氣推進(jìn)器的研究在1958年后就停止了，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室在1995年又加入到了設(shè)計(jì)推進(jìn)器的項(xiàng)目之中，這一次是和韋克曼空間探測器與推進(jìn)器公司合作，共同研制和發(fā)展火箭發(fā)動機(jī)和噴氣發(fā)動機(jī).這種發(fā)動機(jī)可以通過直接燃燒火星大氣層中的二氧化碳以產(chǎn)生動力.

噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室會集了太空研究范疇一流的科學(xué)家和工程師，共有大約5000名全職雇員，此外還有幾千個(gè)以其他合同形式雇用的員工，以及加州理工學(xué)院的一些在校生和實(shí)習(xí)生等，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(xiǎn)者1號”進(jìn)入軌道，確定了其作為“太空開發(fā)計(jì)劃之母”的地位.其后，它又相繼參與了伽利略木星探測和“火星漫步”等科研任務(wù)，包括1997年的“火星探路者”任務(wù)、2003年的火星表面探測任務(wù).實(shí)驗(yàn)室已向太陽系中的每個(gè)行星都發(fā)射了無人探測器，還對地球進(jìn)行了準(zhǔn)確測量.它控制著全球的深空探測網(wǎng)絡(luò)，這些設(shè)施分別坐落在加利福尼亞的莫哈韋沙漠、西班牙的馬德里附近和澳大利亞的堪培拉附近.

多年來，由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室參與進(jìn)行的重大科研任務(wù)有：探索者計(jì)劃（1958年，將美國首個(gè)人造衛(wèi)星送人太空）、水手號計(jì)劃（20世紀(jì)60～70年代，發(fā)射一系列為探索火星、金星、水星等而設(shè)計(jì)的無人太空船）、先驅(qū)者計(jì)劃3和4（1958～1959年，月球飛越）、海盜者計(jì)劃（1975年，探索火星上有無生物）、旅行者計(jì)劃（1977年，探測太陽系外圍行星）、麥哲倫計(jì)劃（1995～ 2001年，研制口徑65米的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡）、伽利略計(jì)劃（2001年，一個(gè)歐洲的全球?qū)Ш椒?wù)計(jì)劃，世界上第一個(gè)專門為民用目的設(shè)計(jì)的全球性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)）、深空1和2（1998～1999年，驗(yàn)證未來行星際探測所需的十幾項(xiàng)新技術(shù)，確定火星表面是否有水或冰存在）、火星全球探測者（1997～ 2001年，拍攝火星表面的高分辨率圖象，研究火星的地貌和重力場探測火星的天氣和氣候，分析火星表面和大氣的組成）、探測火星大氣的軌道衛(wèi)星（2005～2009年，將一枚偵察衛(wèi)星送往火星，以前所未有的分辨率對火星這顆紅色行星進(jìn)行詳細(xì)考察，并且為往后的火星地表任務(wù)尋找適合的登陸地點(diǎn)，同時(shí)為這些任務(wù)提供高速的通訊傳遞功能）、卡西尼惠更斯衛(wèi)星（1997～2005年，對土星進(jìn)行空間探測）、星塵計(jì)劃（ 1999～2006年，探測維爾特二號彗星和它的彗發(fā)成分組成）、火星奧德賽計(jì)劃（2001年至今，尋找火星上水與火山活動的跡象）、火星探路者計(jì)劃（1996～1997年，繪制火星地形圖、分析火星大氣成分和記錄火星天氣變化的情況）、火星漫步者計(jì)劃（2003年，當(dāng)“機(jī)械地質(zhì)工作者”，尋找有關(guān)火星演化的蛛絲馬跡，尤其要追溯火星上水的歷史）、斯皮策深空望遠(yuǎn)鏡（2003年至今，負(fù)責(zé)觀測厚厚的塵云、朦朧的銀河系核心以及宇宙內(nèi)的其他隱秘區(qū)域）、火星探測軌道衛(wèi)星（2005年至今，提供非常細(xì)微的火星地質(zhì)結(jié)構(gòu)，幫助辨別可能對登陸器、探測車造成危險(xiǎn)的各種阻礙，對火星地表礦物、塵埃以及水被輸送到火星大氣中的過程等進(jìn)行研究）和火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（2011年至今，又名“好奇號”火星車，采集火星土壤樣本和巖芯，然后對它們可能支持微生物存在的有機(jī)化合物和環(huán)境條件進(jìn)行分析）等.

實(shí)驗(yàn)室?guī)缀趺磕甓紩幸淮伍_放參觀日，屆時(shí)會邀請公眾參觀實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備，并觀摩實(shí)驗(yàn)室科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)場展示.來自加利福尼亞州南部和其他地方的學(xué)生會來到實(shí)驗(yàn)室參觀.另外，除了和政府之間的項(xiàng)目，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室還會協(xié)助在其附近的電影電視工業(yè)，對一些關(guān)于電影、電視中所涉及的科學(xué)準(zhǔn)確性提供經(jīng)常的建議.