Avansat de procesare rapidă

Laboratoarele Naționale operează unele dintre cele mai importante calcul de înaltă performanță a resurselor disponibile, inclusiv 32 de 500 rapide supercomputere din lume. Aceste sisteme, care lucrează la cvadrilioane de operațiuni pe secundă, modelează și simulează sisteme complexe, dinamice – cum ar fi descurajarea nucleară-care ar fi prea scumpe, nepractice sau imposibil de demonstrat fizic., Supercomputerele schimbă modul în care oamenii de știință explorează evoluția universului nostru, schimbările climatice, sistemele biologice, Prognoza meteo și chiar energia regenerabilă. în 1990, laboratoarele naționale s-au alăturat Institutelor Naționale de sănătate și altor laboratoare pentru a lansa proiectul genomului uman, o colaborare internațională pentru a identifica și cartografia toate genele genomului uman., oamenii de știință naționali de laborator, care caută să împărtășească informații despre fizica particulelor, au fost primii care au instalat un server web în America de Nord, începând dezvoltarea web-ului mondial așa cum îl știm. sateliții Vela, lansați pentru prima dată în 1963 pentru a detecta potențiale detonări nucleare, au transformat programul spațial american. Sateliții au prezentat senzori optici și subsisteme de prelucrare a datelor, logică și putere proiectate și create de laboratoarele naționale., cercetătorii de la laboratoarele naționale au ajutat la dezvoltarea domeniului medicinei nucleare, producând radioizotopi pentru diagnosticarea și tratarea bolilor, proiectând tehnologie imagistică pentru detectarea cancerului și dezvoltând software pentru a viza tumorile, economisind în același timp țesutul sănătos.laboratoarele naționale au construit incinta pentru generatoarele termoelectrice radioizotopice care alimentează meșteșuguri precum Cassini și au început să producă plutoniu-238 pentru viitoarele misiuni NASA., oamenii de știință și inginerii naționali de laborator au condus lumea în dezvoltarea energiei nucleare sigure, eficiente și fără emisii. Începând cu primul reactor nuclear care a generat electricitate, laboratoarele naționale au fost motorul de inovare din spatele utilizării pașnice a energiei nucleare. Laboratoarele de astăzi sprijină următoarea generație de energie nucleară care va fi disponibilă pentru națiune și lume.

a adus apă sigură la milioane

îndepărtarea arsenicului din apa potabilă este o prioritate globală., O particulă de lungă durată proiectată la un laborator național poate face acum exact acest lucru, făcând apa contaminată sigură pentru a bea. O altă tehnologie dezvoltată la un laborator național folosește lumina ultravioletă pentru a ucide bacteriile transmise de apă care provoacă dizenterie, reducând astfel mortalitatea infantilă în țările în curs de dezvoltare. facilitățile naționale de laborator cu raze X au contribuit cu o mare parte din mai mult de 100.000 de structuri proteice din Banca de date proteice., Structura unei proteine dezvăluie modul în care funcționează, ajutând oamenii de știință să înțeleagă cum funcționează lucrurile vii și să dezvolte tratamente pentru boli. Aproape toate medicamentele noi care au intrat pe piață încep cu aceste structuri bancare de date. laboratoarele naționale oferă teoria, instrumentele și tehnicile care oferă materiale revoluționare din industrie, cum ar fi metalele și aliajele puternice, cu greutate mai mică, care economisesc combustibil și costuri de întreținere și permit motoare mai curate și mai eficiente., cercetătorii naționali de laborator au descoperit modul în care instrucțiunile genetice sunt transportate către Centrul de producție a proteinelor celulei, unde încep toate procesele vieții. Cercetarea ulterioară a sursei de lumină asupra Curierului genetic, numită ARN mesager, a dezvăluit modul în care informațiile sunt transcrise și modul în care greșelile pot provoca cancer și defecte la naștere.,

mapat universul — și partea întunecată a lunii

Credit pentru producerea de hărți 3D ale cerului — și 400 de milioane de obiecte cerești — merge la oamenii de știință de laborator naționale, care au dezvoltat, de asemenea, un aparat de fotografiat care a cartografiat întreaga suprafață a lunii. v-ați întrebat vreodată cum plantele transformă lumina soarelui în energie? Cercetătorii naționali de laborator au determinat calea carbonului prin fotosinteză, iar astăzi folosesc tehnologia laser cu raze X pentru a dezvălui modul în care fiecare pas al procesului este declanșat de o singură particulă de lumină., Această lucrare îi ajută pe oamenii de știință să exploreze noi modalități de a obține energie durabilă de la soare. lucrările matematicianului antic Arhimede-scrise de călugări medievali și pierdute de milenii-au fost dezvăluite ochilor moderni datorită viziunii cu raze X și tehnologiei sursei de lumină de la laboratoarele naționale. Aceste studii au dezvăluit, de asemenea, secrete ale picturilor de capodoperă, vase antice grecești și alte artefacte culturale neprețuite., un laborator național a construit și a operat primul accelerator pe scară largă bazat pe tehnologia de frecvență radio superconductoare. Această tehnologie mai eficientă alimentează acum mașinile de cercetare pentru explorarea inimii materiei, examinarea proprietăților materialelor și furnizarea de informații unice despre blocurile de viață.

a dezvăluit secretele materiei

protonii și neutronii au fost cândva considerați indivizibili. Cercetătorii naționali de laborator au descoperit că protonii și neutronii erau făcuți din părți chiar mai mici, numite quarci., De-a lungul timpului, experimentatorii au identificat șase tipuri de cuarci, trei tipuri de neutrini și particula Higgs, schimbând viziunea noastră asupra modului în care funcționează lumea materială.

a confirmat Big Bang-ul și a descoperit energia întunecată

detectoarele naționale de laborator la bordul unui satelit NASA au dezvăluit nașterea galaxiilor în ecourile Big Bang-ului. Energia întunecată — misteriosul lucru care formează trei sferturi din univers și îl determină să se extindă într-un ritm accelerat — a fost descoperit și de cosmologii Laboratorului Național., tabelul periodic ar fi mai mic fără laboratoarele naționale. La data de National Labs au descoperit: technețiu, prometiu, astatin, neptuniu, plutoniu, americiu, curiu, berkeliul, californiu, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium, laurentiumul, rutherfordium, dubnium, seaborgium, flerovium, moscovium, livermorium, tennessine și oganesson., frigiderele de ultimă generație vor pune probabil înghețarea lichidelor de răcire chimice dăunătoare în favoarea unui aliaj ecologic, datorită oamenilor de știință de laborator naționali. îndepărtarea aliajelor periculoase pe bază de plumb din mediu este o realitate datorită unui aliaj fără plumb de staniu-argint-cupru dezvoltat la un laborator național. Lipirea fără plumb a fost licențiată de peste 60 de companii din întreaga lume.,

a inventat un Burete magic pentru a curăța scurgerile de ulei

cercetătorii naționali de laborator au folosit o tehnică nano pentru a inventa un nou burete care poate absorbi de 90 de ori greutatea proprie în ulei din apă. Poate fi stors pentru a colecta uleiul și reutilizat de sute de ori — și poate colecta ulei care s-a scufundat sub suprafață, lucru pe care tehnologia anterioară nu l-ar putea face.,

Adaugat pumn de fabricație aditivă

de Înaltă presiune de gaz de atomizare de prelucrare a inițiat la nivel Național de Laborator a făcut posibilă producerea de titan și alte metale din aliaj de pulberi utilizate în fabricație aditivă și metalurgia pulberilor. catalizatorii necostisitori creați catalizatorii cu costuri reduse sunt cheia unei rafinării eficiente a biomasei. Cercetătorii naționali de laborator au creat catalizatori care sunt ieftini și stabili pentru Conversia biomasei., cercetătorii naționali de laborator au creat modalități de a reduce uzura mașinilor de la ventilatoare de masă la motoare de mașini până la turbine eoliene uriașe, cum ar fi un film asemănător unui diamant care se reface de îndată ce începe să se descompună-astfel încât motoarele să dureze mai mult și să aibă nevoie de mai puțini aditivi de ulei.

pune jolt în Volt

Volt Chevy nu ar fi în măsură să croazieră pe puterea bateriei nu au fost pentru tehnologia catod avansat, care a apărut de la un laborator național., Aceeași tehnologie este ceea ce a dus la o renaștere a industriei de fabricare a bateriilor din America. cercetătorii naționali de laborator au dezvoltat un material nou și versatil care îmbină proprietățile ceramicii și betonului pentru a forma un produs neporos care poate face totul, de la ulei de etanșare pentru a izola pereții cu protecție suplimentară împotriva incendiilor. Se instalează chiar și pe vreme rece. noi tipuri de linii electrice fabricate din supraconductori pot transporta curent electric fără pierderi de energie., Acum desfășurate de oamenii de știință naționali de laborator, aceste prototipuri ar putea introduce o nouă eră a transmisiei de putere ultra-eficiente. cercetătorii naționali de laborator au folosit un colizor de particule pentru a recrea supa primordială a blocurilor de construcție subatomice care au existat ultima dată la scurt timp după Big Bang. Cercetarea extinde înțelegerea oamenilor de știință a materiei la temperaturi și densități extreme. trenurile Levitate cu magneți spun la revedere blocajelor de trafic., Cercetătorii naționali de laborator au dezvoltat o tehnologie care folosește forțele atractive și respingătoare ale magneților pentru a levita și propulsa trenurile. Maglev antrenează acum navetiștii din Japonia și China și va fi operațional în alte țări în curând. cercetătorii naționali de laborator au dezvoltat arzătoare cu ulei care ard mai curat, economisind consumatorii cu costuri de combustibil de peste 25 de miliarde de dolari și păstrând mai mult de 160 de megatoni de dioxid de carbon din atmosfera Pământului., o companie cu rădăcini naționale de laborator este pionieră într-un metal care cântărește semnificativ mai puțin decât oțelul obișnuit, păstrează rezistența și maleabilitatea oțelului și poate fi fabricat fără modificări majore ale infrastructurii de producție auto. cercetătorii naționali de laborator au creat un dispozitiv care ar putea identifica conținutul munițiilor și containerelor chimice și explozive suspecte, reducând în același timp riscul pentru persoanele implicate., Tehnologia, care identifică rapid machiajul chimic al armelor, a fost folosită pentru a verifica tratatele din întreaga lume. cercetătorii naționali de laborator au început să dezvolte programul Reactor Excursion and Leak Analysis Program (RELAP) pentru a modela lichidul de răcire al reactorului nuclear și comportamentul nucleului. Astăzi, RELAP este utilizat în întreaga lume și a fost licențiat pentru ambele nucleare și non-nucleare aplicații, inclusiv modelarea jet de motoare de aeronave și de combustibili fosili puterea de componente de plante., lupta împotriva bolilor de inimă a primit un impuls în anii 1960, când cercetările naționale de laborator au dezvăluit părțile bune și rele ale colesterolului. Astăzi, testele de diagnostic care detectează ambele tipuri de colesterol salvează vieți. cel mai mare whodunit din istoria naturală a fost rezolvat în 1980, când o echipă de cercetători naționali de laborator a fixat dispariția bruscă a dinozaurilor pe o coliziune cu asteroidul cu Pământul. Caz închis., cercetătorii naționali de laborator și experții în Politici au condus modul în analiza și implementarea materialelor de acoperiș reci, care reflectă lumina soarelui, temperatura scăzută a suprafeței și costurile de răcire reduse. într-o etapă care aduce biocombustibilii avansați cu un pas mai aproape de rezervoarele de gaz din America, cercetătorii naționali de laborator au ajutat la dezvoltarea unui microb care poate produce combustibil direct din biomasă., pentru a înlocui benzina, hidrogenul trebuie depozitat în siguranță și ușor de utilizat, ceea ce sa dovedit a fi evaziv. Cercetătorii naționali de laborator au proiectat acum un nou material pliabil folosind nanoparticule care pot absorbi și elibera rapid hidrogenul fără efecte rele, un pas major în transformarea mașinilor alimentate cu celule de combustibil într-o realitate comercială. puteți dormi mai ușor datorită cercetărilor naționale de laborator care au cuantificat riscul pentru sănătate prezentat de gazul radon în anumite părți ale țării., Standardele EPA ulterioare, împreună cu măsurile de detectare și atenuare a radonului, inițiate de o echipă națională de cercetare a Laboratorului, împiedică scurgerea gazului natural în subsoluri, salvând mii de vieți în fiecare an. un instrument care identifică microbii din probele de aer, apă și sol devine rapid un loc de muncă în proiectele de curățare a sănătății publice, medicale și de mediu. Dezvoltat de oamenii de știință naționali de laborator, dispozitivul de dimensiuni ale cărților de credit indică bolile care ucid recifele de corali și cataloagele de bacterii aeriene peste orașele americane., De asemenea, a fost folosit pentru a clasifica rapid bacteriile care consumă ulei în penele deversării Deepwater Horizon. cele mai mici motoare sintetice din lume — precum și radiouri, cântare și comutatoare care sunt de 100.000 de ori mai fine decât un fir de păr uman — au fost proiectate la un laborator național. Acestea și alte incursiuni în nanotehnologie ar putea duce la produse farmaceutice de salvare a vieții și la computere mai puternice.,

Conservate sunete de odinioară

Național de oamenii de stiinta de Laborator inginerie high-tech modalitate de a reconstrui digital imbatranire

înregistrări audio, care sunt prea fragile pentru a juca, cum ar fi Edison cilindri de ceară de la sfârșitul anilor 1800. Arhiviștii estima că multe milioane de înregistrări în lume sunet arhive, inclusiv Biblioteca Congresului s. U. a., ar putea beneficia de tehnologie.un detector de dimensiuni card de credit dezvoltat de oamenii de știință de laborator național poate ecran pentru mai mult de 30 de tipuri de explozivi în doar câteva minute., Detectorul, numit ELITE, nu necesită po wer și este utilizat pe scară largă de personalul militar, de aplicare a legii și de securitate.o Tehnică Națională de laborator și industrie pentru întărirea metalului prin bombardarea acestuia cu impulsuri laser a economisit industriei aeronautice sute de milioane de dolari în cheltuielile de întreținere a motorului și a aeronavelor. trenurile, avioanele și automobilele — și mii de alte obiecte — sunt mai sigure, mai puternice și mai bine proiectate datorită software-ului de simulare pe calculator, DYNA 3D, dezvoltat de cercetătorii naționali de laborator., începând cu descoperirea câștigătoare a Premiului Nobel a neutrinului în 1956 de către Fred Reines și Clyde Cowan Jr., cercetătorii naționali de laborator au adus numeroase contribuții la fizica neutrinilor și astrofizică. senzorii dezvoltați la laboratoarele naționale și plasați la bordul sateliților Vela au fost utilizați în descoperirea exploziilor de raze gamma (GRB) în 1973. GRB-urile sunt explozii extrem de energice din galaxii îndepărtate., Oamenii de știință cred că cele mai multe dintre aceste explozii constau dintr-un fascicul îngust de radiații intense eliberate atunci când o stea cu masă mare, care se rotește rapid, se prăbușește pentru a forma o stea neutronică, o stea quark sau o gaură neagră.

a creat primul câmp magnetic de 100 Tesla

cercetătorii naționali de laborator au obținut un impuls magnetic de 100,75 Tesla în martie 2012, stabilind un record mondial. Pulsul a fost de aproape 2 milioane de ori mai puternic decât câmpul magnetic al Pământului., Magnetul multi-shot de 100 de Tesla poate fi folosit din nou și din nou, fără a fi distrus de forța câmpului pe care îl creează și produce cel mai puternic câmp magnetic nedistructiv din lume. cercetătorii din laboratoarele naționale au perfecționat aerogelurile, cunoscute sub numele de fum înghețat. Ele sunt una dintre cele mai ușoare solide făcute vreodată și au cea mai mare rezistență la căldură a oricărui material testat. De asemenea, sunt rezistente la foc și extraordinar de puternice — capabile să susțină mai mult de o mie de ori greutatea proprie., Ca urmare a rezistenței lor la căldură, aerogelurile sunt candidați remarcabili pentru izolarea clădirilor, vehiculelor, filtrelor și aparatelor. în anii 1960, un fizician de laborator național a inventat un „sortare de celule” — un dispozitiv nou care funcționează la fel ca o imprimantă cu jet de cerneală, ghidând un flux mic de picături care conțin celule, astfel încât celulele de interes să poată fi deviate pentru numărare și studiu. Sortatorii de celule sunt un instrument vital pentru studierea biochimiei din spatele multor boli, inclusiv cancerul și SIDA., Laboratorul Național de cercetare a început revoluția gazelor de șist, arătând calea către tehnologiile și metodologiile cheie pentru extracția eficientă din punct de vedere al costurilor. Aproximativ 220 de milioane de dolari în cheltuieli de cercetare și dezvoltare pentru gaze neconvenționale R&D din 1976 până în 1992 au dus la o activitate economică anuală estimată de 100 de miliarde de dolari numai din producția de gaze de șist.,National Labs a inventat Spectroscopia de descompunere indusă de Laser (LIBS), coloana vertebrală a dispozitivului care a permis roverului Curiosity să analizeze materialul de pe Marte. Cercetătorii de laborator au găsit, de asemenea, combinația potrivită de materiale pentru a realiza celule solare de înaltă eficiență pentru nave spațiale.,

Drastic reduse centrala emisiile în aer

Național de Laborator, oamenii de stiinta au introdus 20 de tehnologii inovatoare — cum ar fi scăzut de oxid de azot (NOx) arzătoare, desulfurarea gazelor de ardere (scrubere) și pat fluidizat de ardere — prin Tehnologia Curată a Cărbunelui Program de Dezvoltare care au pătruns pe piață, în mod substanțial controlate dăunătoare centrala emisiilor și a beneficiat de producție de energie și de calitate a aerului., creșterea eficienței turbinei eoliene cu aerofoane de înaltă eficiență a redus costul energiei eoliene cu mai mult de 80 la sută în ultimii 30 de ani. Acum desfășurate în parcuri eoliene la nivel național, aceste turbine își datorează existența cercetărilor de laborator naționale.

ferestre inteligente proiectate

cercetătorii naționali de laborator au creat ferestre foarte izolate, care își schimbă culoarea pentru a modula temperaturile interioare și iluminatul. Dacă sunt instalate în general, acestea ar putea economisi aproximativ 5% din bugetul total al energiei națiunii., cercetătorii naționali de laborator au dezvoltat modele computerizate care gestionează eficient sarcinile logistice complexe de desfășurare a trupelor și echipamentelor către destinații îndepărtate. circuitele integrate și șoldurile artificiale își datorează succesul unei descoperiri naționale de laborator care a dezvăluit cum să schimbi un material injectându-l cu atomi încărcați, numiți ioni. Canalizarea ionică este acum o practică standard în industrie și știință., o platformă de fabricare a aditivilor pe scară largă dezvoltată de un laborator național și un partener din industrie a imprimat componente 3d de 10 ori mai mari și de 200 de ori mai rapide decât procesele anterioare. Până în prezent, sistemul a produs o mașină sport tipărită 3D, SUV, casă, excavator și componente de aviație. cercetătorii naționali de laborator au adaptat tehnologia de separare nucleară pentru a dezvolta o centrifugă zonală utilizată pentru purificarea vaccinurilor, care reduce sau elimină efectele secundare nedorite., Centrifugele comerciale bazate pe invenție produc vaccinuri pentru milioane de oameni. un laborator național a construit una dintre cele mai eficiente clădiri de birouri din lume. Instalația, care funcționează ca un laborator viu într-un loc de laborator, utilizează cu 50% mai puțină energie decât cea cerută de codurile comerciale și consumă doar energie produsă de energie regenerabilă pe sau în apropierea clădirii., armele, explozivii, dispozitivele din plastic și alte instrumente ascunse ale teroriștilor sunt mai ușor de detectat datorită tehnologiei dezvoltate la un laborator național și acum instalate în aeroporturi din întreaga lume. un laborator național a creat o baterie avansată care poate stoca cantități mari de energie din surse regenerabile intermitente — cum ar fi energia eoliană și solară — în rețeaua electrică, netezind în același timp întreruperile temporare ale rețelei. Mai multe companii au licențiat tehnologia și o oferă ca produs comercial.,

A rezolvat o dilemă diesel

o perspectivă a Laboratorului Național asupra modului în care se comportă catalizatorii a deschis calea pentru un nou motor diesel „slab ars”, care a respectat standardele de emisii și a îmbunătățit eficiența combustibilului cu 25% față de motoarele convenționale. un dispozitiv miniatural — comercializat de industria privată după o descoperire a Laboratorului Național — generează suficientă energie de la mici schimbări de temperatură la senzori wireless sau emițătoare de frecvență radio în locuri îndepărtate, cum ar fi baraje, poduri și conducte., reglarea consumului de energie al aparatelor de uz casnic — în special la orele de vârf — ar putea reduce cererea de energie și ar evita penele de curent. Un dispozitiv Național de control al aparatelor de laborator detectează stresul rețelei și răspunde instantaneu pentru a opri mașinile și a reduce cererea de utilizare finală, echilibrând sistemul astfel încât alimentarea să rămână aprinsă.

pune digital în DVD-uri

tehnologia optică de înregistrare digitală în spatele muzicii, video și de stocare a datelor originea la un laborator național de aproape 40 de ani în urmă.

deșeuri nucleare blocate în sticlă

eliminarea SUA, Deșeurile din Războiul Rece sunt mai sigure datorită cercetătorilor naționali de laborator care au dezvoltat și desfășurat un proces de blocare a acestora în sticlă pentru a nu le scurge în mediu. oamenii de știință de la un laborator național au dezvoltat o spumă netoxică care neutralizează agenții chimici și biologici. Această spumă a fost folosită pentru curățarea clădirilor de birouri ale Congresului și a camerelor poștale expuse la antrax în 2001. după ce un tsunami a deteriorat centrala nucleară Fukushima Daiichi în 2011, cantități masive de apă de mare au răcit reactorul., O sită moleculară proiectată de oamenii de știință naționali de laborator a fost folosită pentru a extrage cesiul radioactiv din zeci de milioane de galoane de apă de mare.11

a accelerat detectarea Ebola

în 2014, cercetătorii de la un laborator național au modelat sistemul de transport al probelor de sânge Liberian și au făcut recomandări pentru diagnosticarea mai rapidă a pacienților. Acest lucru a minimizat timpul în care oamenii așteptau împreună, reducând răspândirea Ebola. în 1960, cercetătorii naționali de laborator au inventat încuietori electromecanice codate pentru toate armele nucleare din SUA., Comutatorul blochează semnalul de armare până când primește codul de autorizare prezidențială corespunzător. în anii 1990, oamenii de știință de la un laborator național au văzut nevoia de iluminat solid-state eficient din punct de vedere energetic și au lucrat cu industria pentru a dezvolta LED-uri albe. Astăzi, LED-urile albe sunt de aproximativ 30% eficiente, cu potențialul de a atinge 70% până la 80% eficiență. Iluminatul Fluorescent este de aproximativ 20% eficient, iar becurile incandescente sunt de 5%., cercetătorii naționali de laborator au proiectat și sintetizat structuri semiconductoare cu mai multe straturi în dispozitive care transformă direct lumina soarelui în energie chimică în hidrogen prin împărțirea apei la eficiențe mai mari de 15%. Această conversie directă a luminii solare în combustibili deschide calea pentru utilizarea energiei solare în aplicații dincolo de rețeaua electrică.,

Avansat tehnologia de fuziune

Din primele de fuziune test reactor la scurt timp a produce energie la megawatt scară, și cel mai mare din lume și cel mai puternic laser crearea de condiții extreme mimand Big Bang, interioarele de planete și stele și arme termonucleare, internaționale experiment pentru a genera niveluri industriale de fuziune energie de ardere plasmelor de fuziune, știință și aplicații avansează din cauza Laboratoarele Naționale., cercetătorii naționali de laborator au folosit raze X ultrarapide pentru a captura primele filme moleculare în cadre de cvadrilioane de secundă. Aceste filme detaliază dansurile structurale complicate ale moleculelor în timp ce suferă reacții chimice.