Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ

Το Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ (Lawrence Berkeley National Laboratory, LBNL ή LBL), αναφερόμενο συχνά απλώς ως Εργαστήριο του Μπέρκλεϋ (Berkeley Lab), είναι ομοσπονδιακό ερευνητικό κέντρο επιστήμης και τεχνολογίας των ΗΠΑ που βρίσκεται στην περιοχή των Λόφων Μπέρκλεϋ, πάνω από την ομώνυμη πόλη, στην Καλιφόρνια. Υπάγεται στο Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, ενώ διοικείται από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας. Δώδεκα άνθρωποι που εργάσθηκαν κατά καιρούς στο Εργαστήριο έχουν τιμηθεί με Βραβείο Νόμπελ.
Οι εγκαταστάσεις του κέντρου απλώνονται σε μία έκταση 810 στρεμμάτων, που ανήκει στο Πανεπιστήμιο. Το LBNL έχει ετήσιο προϋπολογισμό ύψους 803 εκατομμυρίων δολαρίων και απασχολεί 3.304 επιστήμονες, 4.000 περίπου εργαζόμενους του Πανεπιστημίου και 800 πειραματιζόμενους φοιτητές (στοιχεία του 2016).

Ιστορία

Το LBNL ιδρύθηκε στις 26 Αυγούστου 1931 από τον τριαντάχρονο τότε Έρνεστ Λώρενς υπό την επωνυμία Εργαστήριο Ακτινοβολίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ, συνδεδεμένο με το Τμήμα Φυσικής του πανεπιστημίου αυτού. Αρχικώς το εργαστήριο επικέντρωνε την έρευνά του στη φυσική γύρω από τη νέα τότε εφεύρεση του Λώρενς, το κύκλοτρο, έναν τύπο επιταχυντή σωματιδίων για τον οποίο πήρε το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1939.
Σε όλη τη δεκαετία του 1930 ο Λώρενς πίεζε για την κατασκευή όλο και μεγαλύτερων διατάξεων για την έρευνα στη φυσική, Υπήρξε ο πρώτος που συγκέντρωσε μία μεγάλη ομάδα επιστημόνων για την ανάπτυξη μεγάλων προγραμμάτων που θα επέφεραν ανακαλύψεις στο πεδίο της βασικής επιστημονικής έρευνας. Τελικώς αυτές οι πειραματικές διατάξεις έγιναν πολύ μεγάλες για να φιλοξενούνται στην πανεπιστημιόπολη και το 1940 το Εργαστήριο Ακτινοβολίας μετακόμισε στη σημερινή του θέση, στην κορυφή του λόφου πάνω από το Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϋ.
Η ομάδα που συστάθηκε εκείνη την εποχή περιελάμβανε δύο άλλους νέους επιστήμονες, οι οποίοι με τη σειρά τους αργότερα θα ίδρυαν μεγάλα εργαστήρια: ο Ρόμπερτ Οπενχάιμερ το Εργαστήριο του Λος Άλαμος και ο Ρόμπερτ Ρ. Γουίλσον το Φέρμιλαμπ.  
Ο Λέσλι Γκρόουβς επισκέφθηκε το Εργαστήριο Ακτινοβολίας στα τέλη του 1942, όταν οργάνωνε το «Πρόγραμμα Μανχάταν» και εκεί πρωτοσυνάντησε τον Οπενχάιμερ, στον οποίο ανέθεσε την οργάνωση και διεύθυνση της προσπάθειας για την ανάπτυξη της πρώτης πυρηνικής «(ατομικής)» βόμβας. Ο Οπενχάιμερ ίδρυσε το σημερινό Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος στο Νέο Μεξικό για να κρατηθεί ευκολότερα μυστική η έρευνα.
Στο μεταξύ, στο Εργαστήριο Ακτινοβολίας του Μπέρκλεϋ ο Λώρενς και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν τη μέθοδο του ηλεκτρομαγνητικού διαχωρισμού ισοτόπων για τον εμπλουτισμό ουρανίου, εφαρμόζοντας την εμπειρία τους με το κύκλοτρο. Τα «κάλουτρα» (calutrons, από το CALifornia University) έγιναν η βασική διάταξη-συσκευή του μεγάλου Συγκροτήματος Y-12 στο Όουκ Ριτζ του Τενεσή. Το εργαστήριο του Λώρενς συνεισέφερε και στις τρεις θεωρούμενες ως πλέον πολύτιμες τεχνολογίες του Β΄ Παγκόσμιου Πολέμου: την ατομική βόμβα, το εμπύρευμα εγγύτητας και το ραντάρ. Το κύκλοτρο, του οποίου η κατασκευή είχε σταματήσει κατά τη διάρκεια του πολέμου, ολοκληρώθηκε τον Νοέμβριο του 1946. Το Πρόγραμμα Μανχάταν σταμάτησε δύο μήνες αργότερα.
Μεταπολεμικά το Εργαστήριο Ακτινοβολίας έγινε ένα από τα πρώτα εργαστήρια που ενσωματώθηκε στην Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας των ΗΠΑ (το σημερινό Υπουργείο Ενέργειας). Οι πιο απόρρητες έρευνες παρέμειναν στο Λος Άλαμος, αλλά το Berkeley Lab συνέχισε να δραστηριοποιείται σχετικά. Ο Έντουαρντ Τέλερ πρότεινε τη δημιουργία ενός νέου εργαστηρίου παρόμοιου με αυτό του Λος Άλαμος, που θα το συναγωνιζόταν. Δημιουργήθηκε έτσι, αρχικώς ως παράρτημα, το σημερινό Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ το 1952. Κάποιες από τις έρευνες μεταφέρθηκαν στο νέο εργαστήριο, αλλά κάποιες απόρρητες έρευνες συνεχίσθηκαν στο Εργαστήριο του Μπέρκλεϋ μέχρι τη δεκαετία του 1970, οπότε και μετατράπηκε σε εργαστήριο αφιερωμένο αποκλειστικά σε μη στρατιωτικές έρευνες.
Λιγότερο από έναν μήνα μετά τον θάνατο του Λώρενς, τον Αύγουστο του 1958, το συμβούλιο ιδρύματος του πανεπιστημίου ονόμασε αμφότερα τα πυρηνικά του εργαστήρια προς τιμή του «Εργαστήριο Ακτινοβολίας Λώρενς». Το αρχικό εργαστήριο μετονομάσθηκε το 1971 σε Εργαστήριο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ, παρότι αρκετοί συνέχισαν να το αποκαλούν «RadLab» (= «Εργαστήριο Ακτινοβολίας») για συντομία, ώσπου βαθμιαία συνήθισαν τα ακόμα συντομότερα αρχικά LBL. Η πλήρης επίσημη ονομασία τροποποιήθηκε σε «Εθνικό Εργαστήριο Έρνεστ Ορλάντο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ» (Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory) το 1995, οπότε το επίθετο «Εθνικό» προστέθηκε στις ονομασίες όλων των εργαστηρίων του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. Αργότερα οι λέξεις «Ernest Orlando» παραλείφθηκαν για τη συντόμευση της ονομασίας.
Τα «Σημειώματα Φυσικής του Άλβαρεζ» (Alvarez Physics Memos) είναι ένα σύνολο πρόχειρων σημειώσεων εργασίας μιας μεγάλης ομάδας φυσικών, μηχανικών, προγραμματιστών υπολογιστών και τεχνικών με επικεφαλής τον Λούις Γουόλτερ Άλβαρεζ από το 1952 μέχρι τον θάνατό του το 1988. Πάνω από 1.700 σημειώματα είναι σήμερα διαθέσιμα on-line, στον ιστότοπο του Εργαστηρίου.

Σημαντικά επιστημονικά επιτεύγματα

Μεταξύ των επιστημονικών επιτευγμάτων του Εργαστηρίου Λώρενς στο Μπέρκλεϋ κορυφαία θέση κατέχουν η πειραματική ανίχνευση του αντιπρωτονίου, η ανακάλυψη/σύνθεση αρκετών υπερουράνιων στοιχείων της ύλης και η παρατηρησιακή ανακάλυψη της επιταχύνσεως της διαστολής του Σύμπαντος.
Από την ίδρυση του Εργαστηρίου μέχρι σήμερα, 12 ερευνητές του έχουν τιμηθεί με Βραβείο Νόμπελ. Πρόκειται για τους Έρνεστ Λώρενς, Γκλεν Θ. Σίμποργκ, Έντουιν Μ. ΜακΜίλαν, Όουεν Τσάμπερλεϊν, Εμίλιο Τζίνο Σεγκρέ, Ντόναλντ Γκλέιζερ, Μέλβιν Κάλβιν, Λούις Γ. Αλβαρέζ, Γιουάν Τ. Λη, Στήβεν Τσου, Τζωρτζ Σμουτ και Σωλ Περλμούτερ.
Επιπλέον, εβδομήντα επιστήμονες του Εργαστηρίου είναι μέλη της αμερικανικής Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, κάτι που αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες τιμές για έναν επιστήμονα στις ΗΠΑs. Δεκατρείς επιστήμονες του Εργαστηρίου του Μπέρκλεϋ έχουν τιμηθεί με το Εθνικό Μετάλλιο Επιστήμης, που είναι η ανώτατη τιμητική διάκριση του έθνους για τη συνολική συμβολή ενός ανθρώπου σε τομέα της επιστημονικής έρευνας. Από τους μηχανικούς του Εργαστηρίου, 18 έχουν εκλεγεί μέλη της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικών, ενώ τρεις επιστήμονές του έχουν εκλεγεί στην Εθνική Ακαδημία Ιατρικής.
Χημικά στοιχεία της ύλης που έχουν ανακαλυφθεί από φυσικούς του Εργαστηρίου είναι τα άστατο, ποσειδώνιο, πλουτώνιο, κιούριο, αμερίκιο, μπερκέλιο (ονομασμένο προς τιμή της πόλεως του Μπέρκλεϋ, που φιλοξενεί το Εργαστήριο), καλιφόρνιο (ονομασμένο προς τιμή του Πανεπιστημίου και της πολιτείας που φιλοξενούν το Εργαστήριο), αϊνσταΐνιο, φέρμιο, μεντελέβιο, νομπέλιο, λωρένσιο(ονομασμένο προς τιμή του ιδρυτή του Εργαστηρίου), ντούμπνιο και σιμπόργκιο. Το τελευταίο ονομάσθηκε προς τιμή του Γκλεν Θ. Σίμποργκ: ο Σίμποργκ ήταν ο βασικός επιστήμονας που συμμετέσχε στην ανακάλυψή των παραπάνω στοιχείων. Επιπλέον, το στοιχείο τεχνήτιο ανακαλύφθηκε μετά την παράδοση από τον Λώρενς στον Εμίλιο Σεγκρέ μιας ταινίας από μολυβδαίνιο, ενσωματωμένης στο κύκλοτρο του εργαστηρίου.
Εφευρέσεις που προήλθαν από το Εργαστήριο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ ήταν επίσης και οι ακόλουθες: «έξυπνοι» υαλοπίνακες (τζάμια) με ενσωματωμένα ηλεκτρόδια που ανταποκρίνονται σε μεταβολές του φωτισμού, συνθετικά γονίδια για «υπερφάρμακα» κατά της ελονοσίας και του AIDS, ηλεκτρονικά έρματα για οικονομικότερο φωτισμό, ένας δειγματολήπτης DNA (το «PhyloChip») και η Θερμάστρα Darfur, που καταναλώνει μόνο το 1/4 της ποσότητας ξύλου που χρειάζεται μια συνηθισμένη ξυλόσομπα.
Μία σημαντική ανακάλυψη βασικής επιστήμης, που δεν έχει άμεση σχέση με πυρηνική φυσική και προήλθε από προσωπικό του Εργαστηρίου ήταν η σκοτεινή ενέργεια: Τον προηγούμενο αιώνα, αστρονόμοι και φυσικοί του κέντρου δημιούργησαν το Πρόγραμμα Κοσμολογίας Υπερκαινοφανών (SCP), που συνίστατο στη χρήση των υπερκαινοφανών αστέρων Τύπου Ia για τη μέτρηση του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος τα τελευταία δισεκατομμύρια έτη. Η επιτυχημένη μέθοδός τους ενέπνευσε συναγωνισμό, από την Ομάδα Υπερκαινοφανών Υψηλού Z στην Αυστραλία, και το αποτέλεσμα της άμιλλας ήταν πως στις αρχές του 1998 αμφότερες οι ομάδες ανεκοίνωσαν την εκπληκτική ανακάλυψη ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται. Η αιτία της επιταχύνσεως αποκλήθηκε εναλλακτικά σκοτεινή ενέργεια, πέμπτη δύναμη ή πίεση του κενού χώρου, και ταυτίζεται με την κοσμολογική σταθερά του Αϊνστάιν.
Ο Άρθουρ Ρόζενφελντ, επιστήμονας στο Εργαστήριο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ, υπήρξε ο κορυφαίος κήρυκας της εξοικονομήσεως ενέργειας στις ΗΠΑ από το 1975 μέχρι τον θάνατό του το 2017. Ηγήθηκε προσπαθειών στο Εργαστήριο που ανέδειξαν αρκετές τεχνολογίες πολύ αυξημένης αποδοτικότητας: συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού, ψυγεία χαμηλής ενέργειας και παράθυρα που παγιδεύουν τη θερμότητα. Μόνος του ίδρυσε το «Κέντρο Οικοδομικής Επιστήμης» στο Εργαστήριο, τον σημερινό Τομέα Κατασκευαστικής Τεχνολογίας και Αστικών Συστημάτων (Building Technology and Urban Systems Division). Ανέπτυξε τα πρώτα πρότυπα ενεργειακής αποτελεσματικότητας για κτήρια και συσκευές στην πολιτεία (Καλιφόρνια). Ο Τομέας Ενεργειακής Αποδοτικότητας και Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων του Εργαστηρίου συνεχίζει να θεμελιώνει ερευνητικά τα εθνικά πρότυπα ενεργειακής αποτελεσματικότητας.