进入二十世纪,各类物理实验室如雨后春笋,研究工作广泛开展。 可以说,实验室是科学的摇篮,是科学研究的基地。下面选取若干有代 表性的,对科学发展起过或正在起重要作用的物理实验室,分别作些介 绍。
第一类是建立在大学里面,附属于大学的实验室。除了英国剑桥大 学的卡文迪什实验室以外,还可以举出许多,其中著名的有莫斯科大学 的物理实验室,荷兰莱顿大学的低温实验室,美国哈佛大学的杰佛逊
(Jefferson)物理实验室,加州伯克利分校的劳伦斯辐射实验室,英国 曼彻斯特大学的物理实验室。它们大都以基础研究为主,各有特长。例 如:
一、荷兰的莱顿低温实验室 二十世纪初,这个实验室在昂纳斯(K.Onnes)领导下,在低温领域
独占鳌头,最先实现了氦的液化,发现了超导电性,并一直在低温和超 导领域居领先地位。特别是它以大规模工业技术发展实验室,开创了大 科学的新纪元。荷兰是一个工业小国,荷兰莱顿低温实验室的经验特别 值得我们学习和借鉴。
二、美国加州大学伯克利分校的劳伦斯辐射实验室它是电子直线加 速器的发源地,创建于 30 年代,当时正值经济萧条时期,创建人劳伦斯 以其特有的组织才能,充分发掘美国的人力、物力和财力,建起了第一 批加速器。在他的领导组织下,实验室成员开展了广泛的科学研究,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。 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。
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: 三、德国的帝国技术物理研究所(简称 PTR)
帝国技术物理研究所建于 1884 年,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。
四、英国国家物理实验室(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。 五、欧洲核子研究中心(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 13 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。人员共达 6000 人,多为招聘制。三十余年来, 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)。
欧洲核子研究中心作为国际性实验机构,拥有雄厚的财力、物力和 技术力量。由于工作涉及许多国家和组织,在建设和研究中难免会出现 种种矛盾和磨擦,但经过协商和合作,工作进行顺利,庞大计划都能按 时兑现,接连不断取得举世瞩目的成就(参见:高能物理,1985 年第 3 期,第 26 页)。
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。
六、贝尔实验室
贝尔实验室原名贝尔电话实验室,成立于 1925 年,是一所最有影响 的由工业企业经营的研究实验室。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。在这个研究机构中拥有一大 批高水平的科研人员,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。
贝尔实验室的经验很值得注意。工业企业对科学研究,特别是对基 础研究的重视;开发和研究二位一体;领导有远见有魄力,善于抓住有 生命力的新课题,这些都是有益的经验。
七、IBM 研究实验室
IBM 是 International Bisiness Machines Corporation(美国国际 商用机器公司)的简称,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。它创建于 1911 年,原名
Computing?Tabulating?Recording Co.(C.T.R.),是由三家生产统计 机械、时间记录器的公司组成。这些公司分别创建于 1889、1890、1891 年。1984 年底,IBM 公司的雇员超过 39000 人,业务遍及 130 个国家。 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),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)在美国纽约的 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)在美国加州的 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。
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