Laboratorio Nacional de Brookhaven
Laboratorio Nacional de Brookhaven (BNL) es un laboratorio nacional del Departamento de Energía de los Estados Unidos ubicado en Upton, Long Island, y se estableció formalmente en 1947 en el sitio de Camp Upton, una antigua base del ejército de EE. UU. y un 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. Es administrado por la Universidad de Stony Brook y el Instituto Battelle Memorial.
La investigación en BNL incluye física nuclear y de alta energía, 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 relativistas y la fuente de luz de sincrotrón nacional II. Se han otorgado siete premios Nobel por el trabajo realizado en Brookhaven Lab.
Resumen
BNL cuenta con aproximadamente 2750 científicos, ingenieros, técnicos y personal de apoyo, y recibe a 4000 investigadores invitados cada año. El laboratorio tiene su propia estación de policía, departamento de bomberos y código postal (11973). En total, el laboratorio abarca un área de 5265 acres (21 km2) que en su mayor parte colinda con la aldea de Upton, Nueva York. BNL cuenta con un ramal ferroviario operado según sea necesario por New York and Atlantic Railway. Junto con el laboratorio se encuentra la oficina de pronóstico del Servicio Meteorológico Nacional de Upton, Nueva York.
Programas principales
Aunque originalmente se concibió como una instalación de investigación nuclear, la misión de Brookhaven Lab se ha ampliado considerablemente. Sus focos son ahora:
- Física nuclear y de alta energía
- Física y química de materiales
- Environmental and climate research
- Nomateriales
- Energy research
- No proliferación
- Biología estructural
- Física aceleradora
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 el funcionamiento a universidades y organizaciones de investigación. Actualmente es operado por Brookhaven Science Associates LLC, que es una sociedad igualitaria 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 haz de alto flujo de la instalación que expuso a varios trabajadores a radiación e informes en 1997 de una fuga de tritio en el agua subterránea de Long Island Central Pine Barrens en la que se asienta la instalación.
Historia
Cimentaciones
Después de la Segunda Guerra Mundial, se creó la Comisión de Energía Atómica de EE. UU. para apoyar la investigación sobre energía atómica patrocinada por el gobierno en tiempos de paz. El esfuerzo por construir un reactor nuclear en el noreste de Estados Unidos fue fomentado en gran parte por los físicos Isidor Isaac Rabi y Norman Foster Ramsey Jr., quienes durante la guerra fueron testigos de cómo muchos de sus colegas de la Universidad de Columbia partían 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 igualado por un esfuerzo similar en el Instituto de Tecnología de Massachusetts para tener una instalación cerca de Boston. Se solicitó rápidamente la participación de los representantes de las universidades del noreste al sur y al oeste de la ciudad de Nueva York, de modo que esta ciudad estuviera en su centro geográfico. En marzo de 1946 se estableció una corporación sin fines de lucro compuesta por representantes de nueve importantes universidades de investigación: Columbia, Cornell, Harvard, Johns Hopkins, MIT, Princeton, University of Pennsylvania, University of Rochester y Yale University.
De 17 sitios considerados en el corredor Boston-Washington, Camp Upton en Long Island finalmente fue elegido como el más adecuado en consideración del espacio, el transporte y la disponibilidad. El campamento había sido un centro de entrenamiento para el Ejército de los EE. UU. durante la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial. Después de la última guerra, Camp Upton ya no se consideró 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 se transfirió oficialmente del Departamento de Guerra de EE. UU. a la nueva Comisión de Energía Atómica (AEC) de EE. UU., 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 reactor de investigación de grafito de Brookhaven. 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 High Flux Beam Reactor funcionó desde 1965 hasta 1999. En 1959, Brookhaven construyó el primer reactor estadounidense diseñado específicamente para la investigación médica, el Brookhaven Medical Research Reactor, que funcionó hasta el año 2000.
Historial 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 alto 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 investigaciones que resultaron en 3 premios Nobel, incluido el descubrimiento del neutrino muón, el quark encanto y la violación CP.
En 1970, en BNL, se inició el proyecto ISABELLE para desarrollar y construir dos anillos de almacenamiento de protones que se cruzan. La inauguración del proyecto fue en octubre de 1978. En 1981, con el túnel para el acelerador ya excavado, los problemas con los imanes superconductores necesarios para el acelerador ISABELLE detuvieron el proyecto y finalmente se canceló en 1983.
La fuente de luz de sincrotrón nacional funcionó desde 1982 hasta 2014 y participó en dos descubrimientos ganadores del Premio Nobel. Desde entonces, ha sido reemplazada por la fuente de luz de sincrotrón nacional II.
Después de la cancelación de ISABELLE, el físico de BNL propuso que el túnel excavado y partes del ensamblaje del imán se usaran en otro acelerador. En 1984 se presentó la primera propuesta para el acelerador ahora conocido como Colisionador Relativista de Iones Pesados (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 desde 2010 el segundo colisionador de mayor energía después del Gran Colisionador de Hadrones. RHIC está alojado en un túnel de 2,4 millas (3,9 km) de largo y es visible desde el espacio.
El 9 de enero de 2020, Paul Dabbar, subsecretario de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU., anunció que el diseño eRHIC de BNL se seleccionó sobre el diseño conceptual presentado por Thomas Jefferson National Accelerator Facility como el futuro Colisionador de iones de electrones (EIC) en los Estados Unidos. Además de la selección del sitio, se anunció que BNL EIC había adquirido CD-0 (necesidad de misión) del Departamento de Energía. El diseño eRHIC de BNL propone actualizar el Colisionador Relativista de Iones Pesados existente, que hace colisionar haces de iones livianos con iones pesados, incluidos protones polarizados, con una instalación de electrones polarizados, que se alojará en el mismo túnel.
Otros descubrimientos
En 1958, los científicos de Brookhaven crearon uno de los primeros videojuegos del mundo, Tennis for Two.
En 1968, los científicos de Brookhaven patentaron Maglev, una tecnología de transporte que utiliza la levitación magnética.
Instalaciones principales
- Collider Relativistic Heavy Ion (RHIC), diseñado para investigar el plasma quark-gluon y las fuentes de la columna de protón. Hasta 2009 fue el colider de iones pesados más poderoso del mundo. Es el único colisionador de protones polarizados.
- Center for Functional Nanomaterials (CFN), utilizado para el estudio de materiales nanoescala.
- National Synchrotron Light Source II (NSLS-II), la nueva instalación de usuarios de Brookhaven, se inauguró en 2015 para reemplazar la Fuente de Luz Nacional Synchrotron (NSLS), que había operado durante 30 años. NSLS participó en el trabajo que ganó el Premio Nobel de Química 2003 y 2009.
- Alternating Gradient Synchrotron, un acelerador de partículas que se utilizó en tres de los premios Nobel del laboratorio.
- Acelerador Test Facility, genera, acelera y monitorea rayos de partículas.
- Tandem Van de Graaff, una vez el acelerador electrostático más grande del mundo.
- Recursos científicos computacionales, incluido el acceso a un supercomputador de la serie Blue Gene masivamente paralelo que es uno de los más rápidos del mundo para la investigación científica, dirigido conjuntamente por el Laboratorio Nacional Brookhaven y Stony Brook University.
- Edificio de Ciencias Interdisciplinarias, con laboratorios únicos para estudiar superconductores de alta temperatura y otros materiales importantes para enfrentar retos energéticos.
- NASA Laboratorio de Radiación Espacial, donde los científicos utilizan rayos de iones para simular rayos cósmicos y evaluar los riesgos de la radiación espacial a viajeros y equipos espaciales humanos.
Contribuciones fuera del sitio
Es un socio que contribuye al experimento ATLAS, uno de los cuatro detectores ubicados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Actualmente está operando en el CERN cerca de Ginebra, Suiza.
Brookhaven también fue responsable del diseño del anillo acumulador SNS en asociación con Spallation Neutron Source en Oak Ridge, Tennessee.
Brookhaven desempeña un papel 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 en el Laboratorio Nacional de Aceleradores de Fermi.
Acceso público
A excepción de los eventos públicos aprobados, el laboratorio está cerrado al público en general. El laboratorio está abierto al público varios domingos durante el verano para visitas guiadas y programas especiales. El programa de acceso público se denomina 'Domingos de verano' y tiene lugar los cuatro domingos desde mediados de julio hasta mediados de agosto, e incluye un espectáculo científico y un recorrido por las principales instalaciones del laboratorio. El laboratorio también alberga ferias de ciencias, tazones de ciencias y competencias 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 K-12 en Long Island, 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 eran 32 veces mayores que el estándar. Se descubrió que el tritio se estaba filtrando desde la piscina de combustible gastado del High Flux Beam Reactor del laboratorio hacia el acuífero que proporciona agua potable a los residentes cercanos del condado de Suffolk.
La investigación de este incidente realizada por el DOE y el BNL concluyó que el tritio se había estado filtrando durante 12 años sin el conocimiento del DOE o del BNL. Los ingenieros de BNL discutieron por primera vez la instalación de pozos que podrían haber detectado la fuga 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 las fallas percibidas en el DOE supervisión condujo a la rescisión de AUI como contratista de BNL en mayo de 1997.
Los gerentes de laboratorio han reconocido la responsabilidad de no descubrir la fuga de tritio de Brookhaven, 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 habrían 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 in situ del DOE, Brookhaven Group, fue directamente responsable del desempeño de Brookhaven, pero no logró que el laboratorio se responsabilizara por cumplir con todos sus compromisos regulatorios, especialmente su acuerdo para instalar pozos de monitoreo. Los líderes sénior del DOE también compartieron la responsabilidad porque no lograron implementar un sistema efectivo 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 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 580 millones de dólares estadounidenses en la remediación de la contaminación del suelo y las aguas subterráneas en el sitio del laboratorio y ha completado varios proyectos de alto perfil. Estos incluyen el desmantelamiento y la descontaminación del reactor de investigación de grafito Brookhaven, la eliminación de sedimentos contaminados con mercurio del río Peconic, y la instalación y operación de 16 sistemas de tratamiento de agua subterránea dentro y fuera del sitio que han limpiado más de 25 mil millones de galones de agua subterránea desde 1996.
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. Se compone de 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.
Premios Nobel
Premio Nobel de Física
- 1957 – Chen Ning Yang y Tsung-Dao Lee – leyes de paridad
- 1976 – Samuel C. C. Ting – Partícula J/Psi
- 1980 – James Cronin y Val Logsdon Fitch – CP-violación
- 1988 – Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger – Muon neutrino
- 2002 – Raymond Davis, Jr. – Neutrino solar
Premio Nobel de Química
- 2003 – Roderick MacKinnon – Canal Ion
- 2009 – Venkatraman Ramakrishnan y Thomas A. Steitz – Ribosome
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