居鹏:美国国家实验室

     1、加州大学伯克利分校的劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，简称LBNL）
        劳伦斯伯克利国家实验室位于美国加州大学伯克利分校，占地81公顷，毗邻旧金山湾。它隶属于美国能源部，由伯克利代管。劳伦斯伯克利实验室是1939年诺贝尔物理学奖得主欧内斯特.奥兰多.劳伦斯先生于1931年建立的，早期关注于高能物理领域的研究，建起了第一批电子直线加速器，发现了一系列超重元素，开辟了放射性同位素、重离子科学等研究方向，成为美国乃至世界核物理学的圣地。它是美国一系列著名实验室：Livermore，Los Alamos，Brookhaven等实验室的先驱，也是世界上成百所加速器实验室的楷模。劳伦斯伯克利国家实验室现在研究的领域非常宽泛，下设18个研究所和研究中心，涵盖了高能物理、地球科学、环境科学、计算机科学、能源科学、材料科学等多个学科。劳伦斯伯克利实验室建立以来，共培养了5位诺贝尔物理学奖得主和4位诺贝尔化学奖得主。劳伦斯伯克利国家实验室现有3800名雇员，其中相当一部分是伯克利分校的老师和学生，2004年的财政预算超过5亿美元。特别值得提出的是，目前实验室的主任是朱棣文先生，他是极少数担任美国国家学术机构领导的华人之一。

        2、麻省理工学院的林肯实验室（Lincoln Laboratory）
        MIT于1951年在麻省的列克辛顿(Lexington)创建了林肯实验室。其前身是研制出雷达的辐射实验室。该实验室是联邦政府投资的研究中心，其基本使命是把高科技应用到国家安全的危急问题上。它很快在防空系统的高级电子学研究中赢得了声誉，其研究范围又迅速扩展到空间监控、导弹防御、战场监控、空中交通管制等领域，是美国大学第一个大规模、跨学科、多功能的技术研究开发实验室。
        1957年该实验室建成全固态、可编程数字计算机控制的雷达系统(Millstone Hill radar)，实现了对空间目标的实时跟踪，既能跟踪苏联卫星的活动，也能监控卡那维拉尔角的火箭发射。后来，这发展成弹道导弹战略防御系统，其中关键性的技术是数字信号处理和模式识别。在20世纪60年代初期，林肯实验室开发了卫星通信系统，导致8颗实验通信卫星的发射。在20世纪70年代初期，实验室开始研究民航交通管制，强调雷达监控，进行恶劣气象的检测，开发了航空器的自动化控制装置。在20世纪80年代，实验室为克服大气紊流的影响，开发了大功率激光雷达系统。20世纪90年代，为NASA等开发了传感器。现在，林肯实验室则在开发陆地图像处理设备。
        为了支持庞大的创新研究，林肯实验室一直保持了在基础研究上的领先地位，例如表面物理、固态物理以及有关材料的优势。它完成了开发半导体激光器的早期研究，设计了红外激光雷达，并开发了高精度卫星定位与跟踪系统。
        林肯实验室在计算机图形学、数字信号处理理论以及设计与建造高速数字信号处理计算机等方面做出很大的贡献。信号处理毕竟是实验室许多项目的核心技术，包括高吞吐率的通用信号处理器。它在语音编码与识别方面也有许多出色工作，为自动翻译开拓了道路。
        林肯实验室现有雇员2432人，它在2003财政年度的经费是5.226亿美元，其中91.6%即4.787亿美元来自美国国防部，这就不难理解MIT林肯实验室事实上是美国军事电子系统的大本营。

        3、加州大学的洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory，简称LANL）
        洛斯阿拉莫斯国家实验室位于美国新墨西哥州首府圣塔菲西北56公里处，成立于1943年，以研制出世界上第一颗原子弹而闻名于世。
        洛斯阿拉莫斯是一个当之无愧的科学城和高科技辐射源。实验室在二战期间由罗斯福总统倡议建立，是曼哈顿工程的一部分。物理学家奥本海默是实验室的第一任主任。
        该实验室是一所由能源部与加利福尼亚大学联合管理的多计划研究机构。其研究工作分两大类：武器研究，包括开发满足目前军事需要的核弹头、设计试验先进技术方案，以及通过相关科学技术领域的实验与理论研究，维持一项创新性武器研究计划；非武器研究，包括核裂变、核聚变、中等物理加速、超导、计算科学、生物医学、地球科学、非核能及基础能源科学等。
        这里云集了大批世界顶尖科学家，目前共有1.2万名雇员，每年经费预算高达21亿美元。

        4、布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory，简称BNL）
        布鲁克海文国家实验室位于纽约长岛萨福尔克县（Suffolk County）中部，原址为第一、二次世界大战时的美国陆军厄普顿兵营。该实验室成立于1948年，现隶属于美国能源部，由石溪大学和BATTELLE成立的布鲁克海文科学学会负责管理。
        布鲁克海文国家实验室拥有3台开展研究用的反应堆和同步辐射光源、强场核磁共振仪、投射电子显微镜、扫描电子显微镜、正电子断层成像仪、回旋加速器等一大批大型仪器和设备。除开创了核技术、高能物理、纳米技术等多个领域的研究外，该实验室还在生物、化学、医学、材料科学、环境科学、能源科学和技术等多学科开展研究。大科学装置群的强大支撑能力和多学科交叉的环境，使布鲁克海文国家实验室在发展新型、边缘科学和突破重大新技术方面具有强大的能力，取得多项令世界瞩目的重大成果，并数次获得诺贝尔奖，成为著名的大型综合性科学研究基地。
        布鲁克海文实验室拥有3000名雇员，每年还接待全球的超过4000名科学家的访问。布鲁克海文的年度研究经费超过4亿美元。

        5、加州理工学院的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，简称JPL）
        喷气推进实验室是位于加利福尼亚州帕萨迪那美国国家航空航天局（NASA）的一个下属机构，负责为美国国家航空航天局开发和管理无人空间探测任务，行政上属于加州理工学院管理，前身是由航空大师西奥多.冯.卡门于1936年牵头成立的喷气动力研究所。在国际科技界，喷气推进实验室如雷贯耳，它在美国导弹和航天发展史上起到了空前的作用，尤其是1958年“探险者1号”进入轨道，确立了其作为“太空开发计划之母”的地位。目前喷气推进实验室共进行着45个项目的研发，各种无人探测器升空后的控制工作大都由其负责。它还担负着对地球准确测量的任务，控制着全球的深空探测网络。这里汇集了太空研究领域一流的科学家和工程师，员工总数超过5200人，年度研究经费达13亿美元。

        6、橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，简称ORNL）
        橡树岭国家实验室是美国能源部所属最大的科学和能源研究实验室，成立于1943年，原称克林顿实验室，是曼哈顿秘密计划的一部分，现由田那西大学和Battelle纪念研究所共同管理。
        20世纪50年代和60年代期间，橡树岭国家实验室主要从事核能、物理及生命科学的相关研究。70年代成立了能源部后，使得橡树岭国家实验室的研究计划扩展到能源产生、传输和保存等领域。
        目前，橡树岭国家实验室的任务是开展基础和应用的研究与开发，提供科学知识和技术上解决复杂问题的创新方法，增强美国在主要科学领域里的领先地位；提高洁净大量能源的利用率；恢复和保护环境以及为国家安全作贡献。
        橡树岭国家实验室许多科学领域在国际上处于领先地位。它主要从事6个方面的研究，包括中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全。
        橡树岭国家实验室现有雇员3800多人和客座研究人员大约3000人，年度经费超过10亿美元。

        7、阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory，简称ANL）
        阿贡国家实验室是美国政府最老和最大的科学与工程研究实验室之一——在美国中西部为最大。阿贡是1946年特许成立的美国第一个国家实验室，也是美国能源部所属最大的研究中心之一。过去半个世纪中，芝加哥大学为美国能源部及其前身监管阿贡国家实验室的运行。
        阿贡是从二次世界大战曼哈顿工程的一部分，芝加哥大学的冶金实验室的基础上发展起来的。战后，阿贡接受开发和平利用原子反应堆的任务。数年来，阿贡的研究不断扩大，包括了基础科学、科学设施、能源资源计划、环境管理、国家安全、工业技术开发等许多领域。阿贡有两个场所：位于伊利诺州的东场所，占地1500英亩，是美国能源部芝加哥工作办公室所在地；位于爱达荷州的西场所，占地约900英亩，是阿贡多数主要核反应堆研究设施的所在地。
        今天，阿贡的雇员超过3500名，运行经费约为4.75亿美元，支持200多个研究项目，从原子核研究到全球气候变化研究。1990以来，阿贡曾与600多家公司、无数的联邦政府部门以及其他组织一道工作。

二、第二类实验室属于国家机构，有的甚至是国际机构，由好几个国家联合承办。它们大多从事于基本计量，高精尖项目，超大型的研究课题，和国防军事任务。例如：

        1、德国的联邦技术物理研究所（Physikalisch Technische Bundesanstalt，简称PTB）
        建于1884年，原名帝国技术物理研究所（Physikalisch Technische Reichsanstalt，简称PTR），相当于德国的国家计量局，以精密测量热辐射著称。十九世纪末该研究所的研究人员致力于黑体辐射的研究，导致了普朗克发现作用量子。可以说这个实验室是量子论的发源地。
        谈到该实验室就须介绍物理学史上两位重要的人物。
        第一个是1911年诺贝尔物理学奖获得者维恩Wilhelm Wien（1864-1928），他曾是该实验室的理论带头人，在这里工作长达近十年的时间。他的主要贡献是发现了几个重要的热辐射定律。
        第二位是1918年诺贝尔物理学奖得主普郎克，他发现的能量级对物理学的进展作出了重大贡献。他是继维恩后曾在该实验室工作的一位重要的学术带头人。

        2、英国的国家物理实验室（National Physical Laboratory，简称NPL）
        英国的国家物理实验室，是英国历史悠久的计量基准研究中心，创建于1900年。
        1981年分6个部：即电气科学、材料应用、力学与光学计量、数值分析与计算机科学、量子计量、辐射科学与声学。
        作为高度工业化国家的计量中心，与全国工业、政府各部门、商业机构有着广泛的日常联系，对外则作为国家代表机构，与各国际组织、各国计量中心联系。它还对环境保护，例如噪声、电磁辐射、大气污染等方面向政府提供建议。英国国家物理实验室共有科技人员约1000人，1969年最高达1800人。

        3、欧洲核子研究中心（European Organization for Nuclear Research，简称CERN）
        欧洲核子研究中心创立于1954年，是规模最大的一个国际性的实验组织。它的创建、方针、组织、选题、经费和研究计划的执行，都很有特点。1983年在这里发现W±和Z0粒子，次年该中心两位物理学家鲁比亚和范德梅尔获诺贝尔物理奖。
        欧洲核子研究中心是在联合国教科文组织的倡导下，由欧洲11个国家从1951年开始筹划，现已有26个成员国。经费由各成员国分摊，所长由理事会任命，任期5年。下设管理委员会、研究委员会和实验委员会，组织精干，管理完善。研究人员共达9000人，多为招聘制。这是一个旨在探索“宇宙开始时最基本的东西是什么”等问题的纯科学的物理研究机构，也是当今世界上规模最大的科学实验室之一。来自包括中国在内的世界80多个国家的6000多名物理学家曾在此工作过。
        这个研究中心建有两个国际研究所，供世界著名的科学家小组研究亚原子核的结构及其理论。第一研究所装有6亿电子伏的同步回旋加速器，280亿电子伏的质子同步加速器等。第二研究所在第一研究所旁边，它装有一台周长约7千米的新质子同步加速器。
        研究中心除有许多先进而价格昂贵的试验设备外，还有图书资料室，并出版《欧洲核研究组织信使》（月刊）和科学报告等。由于中心的设备齐全，服务优良，加上科学家们的勤奋努力，欧洲核子研究中心在粒子物理研究领域已经取得了一些举世瞩目的成果，从而成为名副其实的核子研究中心。
        数十年来，该研究中心先后建成质子同步回旋加速器、质子同步加速器、交叉储存环（ISR）、超质子同步加速器（SPS）、大型正负电子对撞机（LEP）、并拥有世界上最大的氢气泡室（BEBL）。

        4、瑞士保罗谢勒研究所（Paul Scherrer Institute，简称PSI）
        瑞士保罗谢勒研究所是瑞士科学和技术的多学科研究中心。在与国内外大学、其他研究机构和工业界的合作中，PSI在固态物理、材料科学、基本粒子物理、生命科学、核与非核能研究及与能源有关的生态学的研究中非常活跃。
        PSI是瑞士最大的国家研究所，有雇员1200人，是瑞士唯一这种类型的研究所。
        PSI研究的重点放在基础研究和应用研究，特别是与可持续发展有关的领域和对教育和培训具有重要意义、但超出大学单个系能力的领域。
        PSI研制和运行需要特别高标准的技术诀窍、经验和专业的复杂研究设施，拥有散裂中子源，瑞士光源（SLS）等大科学装置，是世界科学界主要的用户实验室之一。通过它开展的研究，PSI获得新的基础知识，并积极促进其在工业上的应用。

        三、第三类实验室直接归属于工业企业部门，为工业技术的开发与研究服务。其中最著名的有贝尔实验室和IBM研究实验室。

        1、贝尔实验室（Bell Laboratories）
        贝尔实验室原名贝尔电话实验室，始建于1925年，总部在美国纽约（后迁至新泽西州的墨里黑尔）。它是一个在全球享有极高声誉的研究开发机构，主要宗旨是进行通讯科学的研究，有研究人员20000人，下属6个研究部，共14个分部，56个实验室，每年经费达22亿美元，其中10％用于基础研究。除了无线电电子学以外，在固体物理学（其中包括磁学、半导体、表面物理学）、天体物理学、量子物理学和核物理学等方面都有很高水平。
        贝尔实验室自成立以来，共获专利26000多项（平均每天一项），其中重大科研成果50多项，如有声电影、晶体管、信息论、激光理论、3K宇宙背景辐射、可视电话、磁泡器件、光通信、数字计算机等，对我们的生活产生了重要的影响。在这里每年都要发表上千篇学术论文，造就了一大批优秀科学家。几十年来获得诺贝尔物理奖的先后有：发明电子衍射的戴维森，发明晶体管的肖克利、巴丁和布拉坦，发明激光器的汤斯和肖洛，理论物理学家安德逊，射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊。正是由于贝尔实验室产生了许多科学研究的突出成就，人们把它看作世界上最具权威性的研究机构之一。

        2、IBM研究实验室（IBM Research）
        IBM是International Business Machines Corporation（美国国际商用机器公司）的简称，创建于1911年，现已发展成为跨国公司，在计算机生产与革新中居世界领先地位。
        IBM研究实验室也叫IBM研究部，共有研究人员3500人，还吸收许多博士后和访问学者参加工作。它专门从事基础科学研究，并探索与产品有关的技术，其特点是将这两者结合在一起。科学家在这里工作，一方面推进基础科学，一方面提出对实际应用有益的科学新思想。研究部下属四个研究中心：
        （1）位于美国纽约的Thomas J.Watson研究中心。从事计算机科学、输入/输出技术、生产性研究数学、物理学、记忆和逻辑等方面的研究。其中物理学包括：凝聚态物理、超微结构、材料科学、显微技术、表面物理、激光物理以至天文学和基本粒子。
        （2）位于美国加州的Almaden研究中心。除了计算机科学以外，还进行高温超导、等离子体、扫描隧道显微镜和同步辐射等研究。
        （3）瑞士Zurich研究中心。重点是激光科学与技术，特别是半导体激光器、光学储存、光电材料、分子束外延、高温超导、超显微技术等方面，还进行信息处理等计算机科学研究。
        （4）日本东京研究中心。内分计算机科学研究所、新技术研究所和东京科学中心，主要是结合计算机的生产和革新进行研究。
        进入80年代，IBM研究中心成绩斐然，两届诺贝尔物理奖都被它的成员夺得：一是因发明扫描隧道显微镜，宾尼格（G. K. Ginnig）与罗勒尔（H. Rohrer）共获1986年诺贝尔物理奖的一半，二是因发现金属氧化物的高温超导电性，柏诺兹（J. G. Bednorz）和缪勒（K. A. Müller）共获1987年奖。

实验室分成很多等级，而一般来说，在这个学术链条上，最高端的实验室就是国家实验室(National Laboratory).它一般由国家直接投资建设，进行的研究一般也是最重要的研究。作为世界上第一科研强国的美国，有一套完善的国家实验室制度，是美国学术界的顶梁柱，值得我们了解和学习。
    美国的国家实验室一般隶属于联邦的政府部门，如能源部、国防部、NOAA(国家海洋和大气局)、NASA(国家航空航大局)等，由联邦政府拨款支持。而实验室又一般交由知名大学来代管，这样大学可以借用实验室的财力，而实验室又可以从大学来获得人力。美国从20世纪上半期开始建立国家实验室制度，到了今大已经建设成了一个完善的国家实验室系统，在各个基础和前沿领域开展研究。
   
    著名实验室
   
    美国很多著名大学都为政府代管国家实验室，这些实验室的名字也就和大学连在一起了。劳伦斯伯克利国家实验室位于美国加州大学伯克利分校，占地81公顷，毗邻旧金山湾。它隶属于美国能源部，由伯克利代管。劳伦斯伯克利实验室是1939年诺贝尔物理学奖得主欧内斯特.奥兰多.伯克利先生建立的，早期关注于高能物理领域的研究。劳伦斯伯克利国家实验室现在研究的领域非常宽泛，下设18个研究所和研究中心，涵盖了高能物理、地球科学、环境科学、计算机科学、能源科学、材料科学等多个学科。劳伦斯伯克利实验室建立以来，一共培养了5位诺贝尔物理学奖得主和4位诺贝尔化学奖得主。劳伦斯伯克利国家实验室现有3800名雇员，其中相当一部分是伯克利分校的老师和学生，2004年的财政预算超过5亿美元。特别值得提出的是，目前实验室的主任是朱棣文先生，他是极少数担任美国国家学术机构领导的华人之一。
  
   
    熟悉二战历史的人一定都知道著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos NationalLaboratory),在著名科学家奥本海默的领导下，它制造出了世界上第一枚原子弹。该实验室位于新墨西哥州首府圣塔菲西北56公里处，成立于1943年，当年是曼哈顿工程的一部分。该实验室发轫于曼哈顿工程，和核工程也结下了不解之缘。但是该实验室经过这么多年的发展，在其他学科领域，如计算科学、生物科学等领域内也取得了不俗的成果。洛斯阿拉莫斯实验室的一个特点是同工业界开展广泛合作，另一个特点就是和加州大学紧密合作，目前有6800名员工来自加州大学。洛斯阿拉莫斯实验室的年度经费达到了惊人的12亿美元。
   
    美国能源部拥有多个国家实验室，其中著名的还有布鲁克海文国家实验室(BrookhavenNational Laboratory)。这个实验室成立于1947年，位于纽约的长岛，以其在能源领域的研究而闻名。布鲁克海文实验室拥有3000名雇员，每年还接待全球的超过 4000名科学家的访问。布鲁克海文的年度研究经费超过4亿美元。
    布鲁克海文国家实验室(BNL)位于纽约长岛萨福尔克县（SUFFOLK COUNTY）中部，原场地为第一、二次世界大战时的美国陆军厄普顿兵营。第二次世界大战期间，该兵营曾改建为新兵征召入伍中心，后被陆军用作回国伤兵康复医院。

BNL隶属美国能源部，由石溪大学和BATTELLE成立的公司布鲁克海文科学学会负责管理。BNL具有50年杰出科学成就的历史，拥有3台开展研究用的反应堆、数台不同类型的粒子加速器和多种先进的研究装置。它开创了核技术、高能物理、化学和生命科学、纳米技术等多个领域的研究，取得多项令世界瞩目的重大成果，并数次获诺贝尔奖。BNL已成为世界著名的大型综合性科学研究基地。
高能同步稳相加速器（COSMOTRON）
1948年BNL开始建造第一台质子同步加速器，取名COSMOTRON，系世界上首台将粒子加速到10亿电子伏特级（GeV）的加速器（与簇射到地球外部大气层的宇宙线能量相同）。

COSMOTRON 1953年建造成功，能量达到设计指标(3.3GeV)，是当时世界上能量最高的加速器，也是首台为在加速器之外提供实验粒子束流的同步加速器。早期为实验引出的束流流强为100亿个质子/脉冲，到1966年时流强提高了近100倍。



实验用的探测器—80英寸泡室
实验中，质子的能量加速到3GeV后打靶，观测到原子对撞的碎片。这对更好地了解许多亚原子粒子的复杂性质极端重要。COSMOTRON是首台产生所有已知宇宙中存在的正负介子的加速器，使发现K0L介子和第一个矢量介子成为可能。同时它还是首台产生不稳定重粒子的加速器，在实验中证实了相关奇异粒子产生的理论。

因COSMOTRON在设计时存在固有的局限性而使其能量受到限制，运行14 年后于1966年关闭，1969年拆除。  
交变梯度同步加速器AGS
随着加速器技术的发展，为将质子加速到更高的能量，该实验室于1960年建成交变梯度同步加速器AGS(Alternating GradientSynchrotron)，能量达到设计指标33GeV。该加速器在其运行初期，束流的最高流强为3000亿个质子/脉冲，比原设计的流强高30倍。到1986年流强达到1012质子/脉冲，比设计指标高出1800倍。

科学家们利用AGS开展物理实验，其中有四项实验结果获诺贝尔物理奖。
1983年停建的ISABELLE
像AGS这样的单环加速器在将质子加速打固定靶后，多数可用的能量在反应中丢失，使其可达到的能量受到限制。加速器专家们认识到，通过使两个被加速的束流发生碰撞，即可获得更高的反应能量，使用储存环便可达到这一目的。因储存环缺少具有相同能量的单个质子加速器的多用性，故一直没能建造，直到提出利用超导磁铁建造两个质子交叉储存环，才使束流对撞成为可能。

1975年第一块1:1的超导磁铁研制成功，其磁场超过预计设计值。1977年利用此技术开始建造一台新的加速器ISABELLE，但1981年在制造超导磁铁中遇到一些技术问题而于1983年停建。
AGS作为注入器的对撞机RHIC
科学家们继续研究制定新的更先进的加速设计方案，1984年提出了建造相对论重粒子对撞机RHIC的方案，充分利用BNL现有的设备，将AGS作为注入器并利用原ISABELLE隧道。

经过10年的预制研究和建造，RHIC于2000年投入运行。世界上许多科学家利用这一对撞机研究宇宙形成后的头几分钟是何情景。RHIC使两个金离子束发生亚原子对撞，从这些对撞中，物理学家们获得的知识可能会有助于我们了解小到亚原粒子大到星体的物质世界为什麽会按其运动的方式运动。  
对于在电子加速器上做实验的高能物理学家来说，粒子沿圆形储存环运转时，带电粒子沿切线方向释放出电磁辐射，造成粒子能量损失的同步辐射是令人讨厌的，但从事凝聚态物理研究的物理学家则可利用同步辐射光开展实验，研究沿原子核运动的电子和分子中原子的位置。电子在同步加速器中沿轨道运行会产生同步辐射正是后来成为BNL最具影响的加速器物理学家布鲁埃特做出的预言。
1978年9月28日，美国能源部拨款在BNL建造专用于产生同步光的国家同步辐射光源NSLS破土动工，其超真空紫外线环于1982年晚些时候投入运行，而X射线环则于1984年开始进行调试。

两位储存环科学家（Renate Chasman and G.KennethGreen）在NSLS的设计中插入直线节，并将弯转磁铁、聚焦磁铁和校正磁铁周期性的摆放，通常称为Chasman-Green布局或“双聚焦消色”布局。当在超真空紫外环的两个直线节和X射线环5个直线节中插入特殊的扭摆磁铁后，电子束流通过时会发生扭摆，因而释放出更强的同步辐射。Chasman 和Green的设计使NSLS产生世界一流的光束。


    橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，简称ORNL）是美国能源部所属最大的科学和能源研究实验室，成立于1943年，现由田那西大学和Battelle纪念研究所共同管理。20世纪50、60年代，ORNL主要从事核能、物理及生命科学的相关研究。70年代成立了能源部后，使得ORNL的研究计划扩展到能源产生、传输和保存领域等。目前，ORNL的任务是开展基础和应用项目的研发，提供知识和技术上的创新方法，增强美国在主要科学领域里的领先地位；提高洁净能源的利用率；恢复和保护环境以及为国家安全作贡献。ORNL在许多科学领域中都处于国际领先地位。它主要从事6个科学领域方面的研究，包括中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全

    美国阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory，简称ANL）是美国政府最老和最大的科学与工程研究实验室之一——在美国中西部为最大。ANL是1946年特许成立的美国第一个国家实验室，也是美国能源部所属最大的研究中心之一。过去半个世纪中，芝加哥大学为美国能源部及其前身监管阿贡国家实验室的运行。
     
阿贡是从二次世界大战曼哈顿工程的一部分，芝加哥大学的冶金实验室的基础上发展起来的。1942年12月2日，美国科学家费米（Enrico Fermi，1901-1954）和他约50名的同事在芝加哥大学的壁球场里产生了世界上第一个受控核链式反应。战后，阿贡接受开发和平利用原子反应堆的任务。数年来，阿贡的研究不断扩大，包括了科学、工程和技术的许多其他领域。阿贡现在不是，也从来不曾是武器实验室。阿贡有两个场所。伊利诺州-东场所被芝加哥环路西南约25英里的森林保护区所环绕。阿贡的4,000名雇员中约有3,200名在该1500英亩树木繁茂的场所工作。美国能源部芝加哥工作办公室也设在这里。

成功的秘密
    美国的国家实验室是美国的第三大科研群体，是美国世界科研领先地位的重要支柱，培养了很多诺贝尔奖得主，获得了无数先进的科研成果。它之所以能够取得这么大的成功，有很多原因，其中主要的
    一是国家的大力投入。国家每年在国家实验室投入的经费近百亿美元，巧妇难为无米之炊，只有充足的资金投入做后盾，科研才能顺利开展。
    二是和高校的紧密结合。我们上面提到的所有实验室都和一流大学有着密切的合作关系，另外如著名的喷气推进实验室    三是推动大型科研项目。所有这此实验室发展的趋势都是进行各学科的渗透和综合研究，同时开展大型的研究项目。每个实验室都拥有巨大的人力和物质资源，也只有它们能够开展这样的大规模研究。
   
    美国的国家实验室为了国家的战略目标开展重点研究，同日开展基础领域和应用研究，不仅推动了科学的进步，也推进了国民经济的发展，这都是值得我们去研究学习的