開學巨獻:國外十個酷炫實驗室大爆炸

開學巨獻:國外十個酷炫實驗室大爆炸

灰色天空 發表於 2012-09-10 15:49:54

目前國內各大學都已陸續開學，同學們又要回到實驗室中與電路、試劑和實驗報告搏鬥了，不過實驗並不僅是我們平時經歷的那樣枯燥，來看看我們為大家找到的十個非常炫酷的實驗室，加入這些實驗室後，你做的事情或多或少都與「爆炸」有關。 

防禦化學中心：怎樣檢查犯罪現場

分析爆炸後的現場

實驗室：英國克蘭菲爾德大學 防禦化學中心

未來職業：法醫炸藥科學家，情報人員

目前在美國和英國的幾百個法醫學項目中，很少有訓練他們的學生分析爆炸後現場的。有著科學學士學位的本科生可以申請加入克蘭菲爾德大學的防禦化學中心，這個實驗室主要由英國研究生組成。在那裡，他們將學到怎樣從炸藥的碎片提取線索，找出爆炸的起因。

為了讓學生檢查被破壞的現場，克蘭菲爾德大學的爆破專家會在學校的練靶場現場設置爆炸裝置，炸藥的成分從自製的炸彈到軍用級材料不等。爆炸後，學生們收集定時裝置、電線和炸彈外殼的碎片，把它們帶回實驗室，用質譜儀進行分析。通過確定殘渣的化學成分，學生可以分辨出裝在炸彈裡的是什麼炸藥。調查者可以再用這些信息來確定武器的來源和製造者。

閃電實驗室：造出自己的閃電

實驗室：美國佛羅裡達大學 閃電研究實驗室

未來職業：抗閃電太空飛行器設計師，電力工程師

有一群佛羅裡達大學的工程學學生在研究怎樣產生屬於自己的閃電，他們會發射經過特殊設計的火箭，直接飛進雷雨雲層中，每個火箭都拖著一根連著傳感器的金屬線。學生們通過觀察高速錄像來研究閃電的物理過程，並且將閃電引到相應的目標上進行材料試驗。

貝克曼雷射研究所與醫療診所：部署一枚光子魚雷

細胞上的「輻射區域」

實驗室：美國加州大學歐文分校 貝克曼雷射研究所和醫療診所

未來職業：光學工程師，醫療設備工程師

在加州大學歐文分校維森·文努戈帕蘭（Vasan Venugopalan）的實驗室裡，8束雷射合在一起的威力比TNT要強一百萬倍，而且雷射束只有人的頭髮的十分之一粗。學生用雷射來測試活細胞的極限。當細胞組織被雷射照射後，文努戈帕蘭說，「該過程就像核爆炸一樣，你可以看到這個圈，是被輻射影響到的區域。」

在爆炸區域裡的細胞立即死亡，在圓環附近的細胞緩慢死亡，而離圓環很遠的細胞僅僅被臨時性地改變。文努戈帕蘭的學生通過研究爆炸後受傷細胞的反應，來發展新的醫學和外科技術。例如，他們正在研究神經元受傷後的反應，通過這樣的研究，在將來的某一天可能會有針對脊髓受傷更好的治療方案。其他學生則研究雷射對細胞通透性的影響。雷射照射所產生的衝擊波會對遠離目標中心區域的細胞膜產生極小的且可恢復的小洞，這潛在的表明了一種新的直接藥物供給機制。

裡德學院：教學生如何運行核反應堆

學生站在裝著250千瓦的研究型核反應堆的水池上方。圖中的藍色輝光是切連科夫輻射。

實驗室：美國裡德學院

未來職業：反應堆物理學家，核能工程師，醫學物理學家

裡德學院的研究型核反應堆是美國唯一一個可以讓大學生直接觀察正在運行的核反應堆的日常操作的地方。除了學習反應堆安全和相應的物理知識之外，學生們還可以建立獨立的研究項目，例如輻射植物種子誘導基因突變。最近，學生們已經開始研究一種叫螢光假單胞菌的細菌，它就直接長在反應堆芯上。

創傷力學研究所：頭骨之殤

這是一個人造的機械頭骨，皮膚是矽膠，顱骨是聚氨酯。顱骨內有仿製的腦脊液和用粘矽膠做成的大腦，其大小形狀和密度都仿照真人做成的。

實驗室：美國內布拉斯加林肯大學 創傷力學研究所

未來職業：頭盔或防彈衣設計師

在那些從伊拉克或者阿富汗回來的美國受傷士兵中，至少有五分之一有外傷性腦損傷，大多是由簡單爆炸裝置所致。為了更好地了解爆炸裝置所產生的衝擊波是如何影響人體和大腦的，美國內布拉斯加大學那馬斯·錢德拉（Namas Chandra）的實驗室成員用活塞控制壓縮氦模擬實際中的爆炸。

活塞以每小時1448千米的速度將氣體推進122米長的管子，模仿爆炸裝置所發出的衝擊波。爆炸衝擊活的豬，人的屍體和仿真的人頭。從仿真人頭讀取傳感器數據來量化整個運動和氣壓波的強度。學生通過檢測動物和人體模型的神經元，來觀察在爆炸過程中它們是怎樣反應的。學生們也會分析以每秒50萬幀拍攝的實驗視頻。

錢德拉說他的工作將會幫助設計者改善頭盔的設計，更好地抵擋簡單爆炸裝置，目前的一些保護做得並不是很到位。

等離子物理實驗室：製造微型太陽

等離子物理短訓班

實驗室：美國普林斯頓大學 等離子物理實驗室

未來職業：等離子物理學家，核聚變科學家，機械工程師

每年夏天，全美會有45名主修物理和工程專業的學生聚集在普林斯頓，參加一個等離子物理的短訓班。等離子體（Plasma）是一種自由電子和帶電離子為主要成分的物質形態，廣泛存在於宇宙中。學生使用實驗室的等離子製造機器來直接學習等離子體。他們還學習磁場的運作原理，例如太陽風的產生原理。在升了一級之後，學生們會操作國家球形環實驗（NSTX），這是一個物理學家用來研究核聚變的設備。該設備會加熱等離子體到1億度，直到原子融合在一起放出能量。此過程和太陽發光發熱是同一原理，將來可能會成為一種清潔能源。

推進研究中心：建造更好的火箭

實驗室：美國阿拉巴馬大學亨茨維爾分校 推進研究中心

未來職業：火箭科學家，航空器設計師，飛彈系統工程師

這個推進研究中心位於美國國家航空航天局的馬歇爾航天飛行中心附近，自1991年啟動以來，一直是一些世界頂級火箭科學家的試驗場。除了讓火箭發射有效載荷到軌道上，臨時主管羅伯特•弗雷德裡克說，學生們不久將開始操作新的核動力推進系統，可以使太空飛行器幾周之內就到達火星，而不是以往的幾個月。

爆破工程實驗室：展現完美爆破

實驗室：密蘇裡科技大學 爆破工程部門

未來職業：拆除專家，炸藥製造商，軍火製造商

去年夏天，美國密蘇裡科技大學礦業部門的學生幫助建造了一個新的工程實驗室，他們在一座山上炸開了約1394平方米來為施工清理場地。學生還會跟著爆破工程的碩士學習拆除、採礦和煙火製造的細節。

衝擊壓縮實驗室：星球大碰撞

實驗室：哈佛大學 衝擊壓縮實驗室

未來職業：機械工程師，地球物理學家

哈佛大學的薩拉·斯圖爾特（Sarah Stewart）實驗室最有特色的東西就是這個亮藍色的爆炸裝置，她和兩個大學生助理模仿一些宇宙中的最大的爆炸：天體的碰撞。這個爆炸裝置直徑有40毫米，是個單級氣槍，能把0.11千克的炮彈以每小時9656千米的速度發射出去，接近聲音傳播速度的8倍，其目標是模擬的小行星，行星和月球。衝擊波的波形和衝擊能量都被嵌入到目標裡的一系列傳感器和應變計記錄下來，幫助解釋了當大質量物體碰撞時都發生了什麼。這會幫助科學家理解像月球一樣的物體是怎樣形成的。

在實驗室裡，學生要幫助建造目標，模仿小行星的磁性巖石，或者形成那種並和巖石按完美比例混合的材料來替代木星最大的行星的表面。他們也幫助分析衝擊波的形狀和衝擊碎片的速度。有一件事他們不能做的就是啟動發射裝置。「我們有專門的技術人員來啟動裝置，」 斯圖爾特說道，「但是如果學生在這裡待的時間夠長，或許會得到這種特權。」

國土安全部基地：把爆炸消滅在萌芽狀態

實驗室：美國羅德島大學 國土安全部爆破、應對和緩解基地

未來職業：FBI爆破專家，政府國防承包商

對於羅德島大學含能材料實驗室的學生來說，汽車炸彈、簡易爆炸裝置和土製管式炸彈就像木匠手中的錘子一樣稀鬆平常。這間實驗室由化學家吉米·奧克斯利（Jimmie Oxley）開設，並且被國土安全局高度支持，提供全美國種類最多的爆破課程。在這裡學習的學生會工作在對抗犯罪和恐怖分子的前線上。

學生在實驗室製造炸藥，然後帶著它們去離學校30分鐘車程的891公頃的練靶場。在那裡，他們測試新的檢測方法，然後引爆裝置，研究在爆炸過程中和爆炸之後都會發生些什麼。他們也會分析構成炸彈的化學物質，比如過氧化氫，也測試那些會減少或消除引爆器功用的化學添加劑。他們偶爾也會基於法醫學的觀點，幫助奧克斯利為一些電視節目提供建議。

你最喜歡哪個實驗室呢？

 

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