Laboratorio Nacional de Brookhaven

Laboratorio Nacional de Brookhaven

Vista del campus del Laboratorio Nacional de Brookhaven, con el reactor de haz de alto flujo en primer plano
Lema	"Pasión por el descubrimiento"
Establecido	1947
Tipo de investigación	Física nuclear y de alta energía, ciencia de los materiales, nanomateriales, química, energía y ciencias ambientales, biológicas y climáticas.
Presupuesto	Más de 550 millones de dólares estadounidenses (2015)
Director	Joanne L. Hewett
Personal	2.750
Ubicación	Upton , condado de Suffolk , Nueva York , Estados Unidos 40°52′30″N 72°52′37″O / 40.875, -72.877
Campus	21 km2 (5265 acres)
Agencia operadora	Asociados científicos de Brookhaven, LLC
Sitio web	www.bnl.gov
Mapa
Ubicación en Nueva York

El Laboratorio Nacional de Brookhaven ( BNL ) es un laboratorio nacional del Departamento de Energía de los Estados Unidos ubicado en Upton, Nueva York , una aldea de la ciudad de Brookhaven . Se estableció formalmente en 1947 en el sitio de Camp Upton , una antigua base del ejército de los EE. UU. en Long Island . Ubicado aproximadamente a 60 millas al este de la ciudad de Nueva York , es administrado por la Universidad de Stony Brook y el Battelle Memorial Institute .

Las investigaciones en el BNL incluyen física nuclear y de alta energía, ciencia y tecnología energética, medioambiente y biociencia, nanociencia y seguridad nacional. El campus de 5300 acres contiene varias instalaciones de investigación de gran tamaño, incluido el Colisionador de Iones Pesados ​​Relativistas y la Fuente Nacional de Luz Sincrotrón II . Se han otorgado siete Premios Nobel por el trabajo realizado en el Laboratorio Brookhaven. ^[1]

Las operaciones del BNL están supervisadas por una oficina del Departamento de Energía, cuenta con aproximadamente 2.750 científicos, ingenieros, técnicos y personal de apoyo, y recibe a 4.000 investigadores invitados cada año. ^[2] El laboratorio está vigilado por una Fuerza de Protección del Departamento de Energía, tiene un departamento de bomberos de servicio completo y tiene su propio código postal (11973). En total, el laboratorio abarca un área de 5.265 acres (21 km ^{2 ) que es en su mayoría colindante con la aldea de} Upton, Nueva York . BNL cuenta con un ramal ferroviario operado según sea necesario por el Ferrocarril de Nueva York y el Atlántico . Junto al laboratorio se encuentra la oficina de pronóstico del tiempo de Nueva York, NY, del Servicio Meteorológico Nacional . ^[3]

Aunque en un principio se concibió como un centro de investigación nuclear, la misión del Laboratorio Brookhaven se ha ampliado considerablemente. Sus objetivos actuales son:

• Física nuclear y de altas energías ^[4]
• Física y química de los materiales ^[5]
• Investigación ambiental ^{[6] y climática}
• Nanomateriales
• Investigación energética
• No proliferación ^[7]
• Biología estructural ^[8]
• Física del acelerador ^[9]

El Laboratorio Nacional de Brookhaven 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 la operación a universidades y organizaciones de investigación. Actualmente es operado por Brookhaven Science Associates LLC, que es una sociedad en partes iguales de la Universidad de Stony Brook y el 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 la radiación e informes en 1997 de una fuga de tritio en las aguas subterráneas de Long Island Central Pine Barrens en el que se encuentra la instalación. ^{[10] [11]}

Después de la Segunda Guerra Mundial , se creó la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos para apoyar la investigación patrocinada por el gobierno en tiempos de paz sobre energía atómica. El esfuerzo por construir un reactor nuclear en el noreste de Estados Unidos fue impulsado en gran medida 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 se marchaban a nuevos sitios de investigación remotos tras la salida del Proyecto Manhattan de su campus. Su esfuerzo por albergar este reactor cerca de la ciudad de Nueva York fue rivalizado por un esfuerzo similar en el Instituto Tecnológico 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 para que esta ciudad estuviera en su centro geográfico. En marzo de 1946 se estableció una corporación sin fines de lucro que consistía en representantes de nueve importantes universidades de investigación: Columbia , Cornell , Harvard , Johns Hopkins , MIT , Princeton , Universidad de Pensilvania , Universidad de Rochester y Universidad de Yale . ^[12]

De los 17 sitios considerados en el corredor Boston-Washington, Camp Upton en Long Island fue finalmente elegido como el más adecuado en consideración al espacio, el transporte y la disponibilidad. El campamento había sido un centro de entrenamiento para el ejército de los EE. UU. durante la Primera y la Segunda Guerra Mundial , y un campo de internamiento japonés durante esta última. ^{[ cita requerida ]} Después de la guerra, Camp Upton ya no fue necesario y 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 fue transferido oficialmente del Departamento de Guerra de los EE. UU. a la nueva Comisión de Energía Atómica de los EE. UU. (AEC), predecesora del Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE). ^{[ cita requerida ]}

En 1947 se inició la construcción del primer reactor nuclear en Brookhaven, el Brookhaven Graphite Research Reactor . 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 reactor de haz de alto flujo funcionó de 1965 a 1999. En 1959, Brookhaven construyó el primer reactor estadounidense específicamente diseñado para la investigación médica, el Brookhaven Medical Research Reactor , que funcionó hasta el año 2000. ^{[ cita requerida ]}

En 1952, Brookhaven comenzó a utilizar su primer acelerador de partículas , el Cosmotron . En ese momento, el Cosmotron era el acelerador de mayor energía del mundo, siendo el primero en impartir más de 1 GeV de energía a una partícula. El Cosmotron se retiró en 1966, después de ser reemplazado en 1960 por el nuevo Sincrotrón de Gradiente Alternado (AGS). El AGS se utilizó en investigaciones que dieron como resultado 3 premios Nobel , incluido el descubrimiento del neutrino muónico , el quark charm y la violación CP . ^{[ cita requerida ]}

En 1970, en BNL se inició el proyecto ISABELLE para desarrollar y construir dos anillos de almacenamiento de protones que se entrecruzaran. La primera piedra del proyecto se puso en marcha en octubre de 1978. En 1981, cuando ya se había excavado el túnel para el acelerador, los problemas con los imanes superconductores necesarios para el acelerador ISABELLE hicieron que el proyecto se detuviera y, finalmente, se canceló en 1983. ^[13]

La Fuente Nacional de Luz Sincrotrón funcionó desde 1982 hasta 2014 y estuvo relacionada con dos descubrimientos que ganaron el Premio Nobel. Desde entonces ha sido reemplazada por la Fuente Nacional de Luz Sincrotrón II . ^{[ cita requerida ]}

Tras la cancelación de ISABELLE, un físico del BNL propuso que el túnel excavado y partes del conjunto de imanes se utilizaran en otro acelerador. En 1984 se presentó la primera propuesta para el acelerador conocido ahora como el Colisionador de Iones Pesados ​​Relativistas (RHIC). La construcción se financió en 1991 y el RHIC ha estado en funcionamiento desde el año 2000. El RHIC es uno de los dos únicos colisionadores de iones pesados ​​en funcionamiento del mundo y, a fecha de 2010, es el segundo colisionador de mayor energía después del Gran Colisionador de Hadrones . El RHIC está alojado en un túnel de 3,9 km de largo y es visible desde el espacio. ^{[ cita requerida ]}

El 9 de enero de 2020, Paul Dabbar, subsecretario de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los EE. UU., anunció que el diseño del eRHIC del BNL había sido seleccionado sobre el diseño conceptual propuesto por la Instalación del Acelerador Nacional Thomas Jefferson como el futuro colisionador de electrones e iones (EIC) en los Estados Unidos. Además de la selección del sitio, se anunció que el EIC del BNL había adquirido el CD-0 (necesidad de la misión) del Departamento de Energía. ^[14] El diseño del eRHIC del BNL propone actualizar el colisionador de iones pesados ​​relativistas existente, que hace colisionar haces de iones ligeros a pesados, incluidos protones polarizados, con una instalación de electrones polarizados, que se alojará en el mismo túnel. ^[15]

En 1958, los científicos de Brookhaven crearon uno de los primeros videojuegos del mundo , Tennis for Two . ^{[16] [17]}

En 1968, los científicos de Brookhaven patentaron Maglev , una tecnología de transporte que utiliza levitación magnética . ^{[ cita requerida ]}

• Colisionador de iones pesados ​​relativistas (RHIC), diseñado para investigar el plasma de quarks y gluones ^[18] y las fuentes del espín de los protones. ^[19] Hasta 2009 fue el colisionador de iones pesados ​​más potente del mundo. Es el único colisionador de protones con espín polarizado.
• Centro de Nanomateriales Funcionales (CFN), utilizado para el estudio de materiales a escala nanométrica . ^[20]
• La Fuente Nacional de Luz Sincrotrón II (NSLS-II), la instalación para usuarios más nueva de Brookhaven, se inauguró en 2015 para reemplazar a la Fuente Nacional de Luz Sincrotrón (NSLS), que había funcionado durante 30 años. ^[21] La NSLS participó en el trabajo que ganó el Premio Nobel de Química en 2003 y 2009. ^[22]
• Sincrotrón de Gradiente Alternado , un acelerador de partículas que se utilizó en tres de los premios Nobel del laboratorio . ^[23]
• Instalación de pruebas de aceleradores , genera, acelera y monitorea haces de partículas . ^[24]
• Tandem Van de Graaff , que alguna vez fue el acelerador electrostático más grande del mundo . ^[25]
• Recursos de ciencia computacional, incluido el acceso a una supercomputadora de la serie Blue Gene masivamente paralela que se encuentra entre las más rápidas del mundo para investigación científica, administrada conjuntamente por el Laboratorio Nacional de Brookhaven y la Universidad de Stony Brook . ^[26]
• Edificio de Ciencias Interdisciplinarias, con laboratorios únicos para estudiar superconductores de alta temperatura y otros materiales importantes para abordar los desafíos energéticos. ^[27]
• Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA , donde los científicos utilizan haces de iones para simular rayos cósmicos y evaluar los riesgos de la radiación espacial para los viajeros espaciales humanos y los equipos. ^[28]

Es un socio colaborador del 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. ^[29]

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 Profundos Subterráneos en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi . ^[30]

El laboratorio está cerrado al público en general, salvo en el caso de eventos públicos aprobados. El laboratorio está abierto al público varios domingos durante el verano para visitas y programas especiales. El programa de acceso público se denomina "Domingos de verano" y se lleva a cabo en julio, e incluye una muestra científica y una visita a las principales instalaciones del laboratorio. ^[31] El laboratorio también organiza ferias científicas, concursos científicos y competiciones de robótica para escuelas locales, así como 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 primaria y secundaria de Long Island, más de 200 estudiantes universitarios y 550 profesores de todo Estados Unidos.

En enero de 1997, las muestras de agua subterránea tomadas por el personal del BNL revelaron concentraciones de tritio que eran el doble de las normas federales permitidas para el agua potable; algunas muestras tomadas posteriormente tenían concentraciones 32 veces superiores a las establecidas. Se descubrió que el tritio se estaba filtrando desde la piscina de combustible gastado del reactor de haz de alto flujo del laboratorio hacia el acuífero que proporciona agua potable a los residentes del cercano condado de Suffolk.

La investigación del incidente por parte del DOE y del BNL concluyó que el tritio se había estado filtrando durante 12 años sin que el DOE ni el BNL lo supieran. Los ingenieros del BNL hablaron por primera vez en 1993 de instalar pozos que pudieran haber detectado la fuga, pero los pozos no se completaron hasta 1996. La controversia resultante sobre la gestión del BNL de la fuga de tritio y las supuestas omisiones en la supervisión del DOE llevaron a la destitución de AUI como contratista del BNL en mayo de 1997.

Los administradores del laboratorio han reconocido la responsabilidad de no haber descubierto la fuga de tritio en 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 cumplir con las regulaciones ambientales locales. La oficina de supervisión in situ del DOE, el Grupo Brookhaven, fue directamente responsable del desempeño de Brookhaven, pero no logró que el laboratorio rindiera cuentas por cumplir con todos sus compromisos regulatorios, especialmente su acuerdo para instalar pozos de monitoreo. La alta dirección del DOE también compartió la responsabilidad porque no logró 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 cuestiones ambientales, de seguridad y de salud. La falta de claridad en las responsabilidades en materia de medio ambiente, seguridad y salud ha sido un problema recurrente para la administración del DOE.

Desde 1993, el DOE ha gastado más de 580 millones de dólares en la remediación de la contaminación del suelo y las aguas subterráneas en el laboratorio y ha completado varios proyectos de alto perfil, entre ellos el desmantelamiento y la descontaminación del reactor de investigación de grafito de Brookhaven, ^[32] la eliminación de sedimentos contaminados con mercurio del río Peconic y la instalación y operación de 16 sistemas de tratamiento de aguas subterráneas dentro y fuera del sitio que han limpiado más de 25 mil millones de galones de agua subterránea desde 1996. ^[33]

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 ​​en las acciones del Laboratorio o afectados por ellas. Está formado por representantes de 26 organizaciones locales empresariales, cívicas, educativas, ambientales, de empleados, gubernamentales y de salud. El CAC establece su propia agenda, plantea cuestiones importantes para la comunidad y trabaja para proporcionar recomendaciones de consenso a la dirección del Laboratorio. ^[34]

• 1957 – Chen Ning Yang y Tsung-Dao Lee – leyes de paridad ^[35]
• 1976 – Samuel CC Ting – Partícula J/Psi ^[36]
• 1980 – James Cronin y Val Logsdon Fitch – Violación de CP ^[37]
• 1988 – Leon M. Lederman , Melvin Schwartz , Jack Steinberger – Neutrino muónico ^[38]
• 2002 – Raymond Davis, Jr. – Neutrino solar ^[39]

• 2003 – Roderick MacKinnon – Canal iónico ^[22]
• 2009 – Venkatraman Ramakrishnan y Thomas A. Steitz – Ribosoma ^[40]

• Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio —opera el Laboratorio Nacional de Estados Unidos en la ISS.
• Becarios Goldhaber

• "El Dr. Strangelet o cómo aprendí a dejar de preocuparme y a amar el Big Bang"

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Laboratorio Nacional de Brookhaven.

• Sitio web oficial del Laboratorio Nacional de Brookhaven
• Física hoy: El Departamento de Energía cierra el HFBR del laboratorio de Brookhaven en un triunfo de la política sobre la ciencia 404
• Domingos de verano en el Laboratorio Nacional de Brookhaven
• Bibliografía comentada sobre el Laboratorio Brookhaven de la Biblioteca digital Alsos para cuestiones nucleares
• Titulares
• Informes digitalizados del Laboratorio Nacional de Brookhaven del proyecto TRAIL , alojados en las bibliotecas de la Universidad del Norte de Texas y TRAIL