مختبر أرغون الوطني

مختبر أرغون الوطني ( ANL ) هو مركز أبحاث وتطوير ممول اتحاديًا يقع في بلدة داونرز غروف بمقاطعة دوبيج، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية، وعنوانه ليمونت . تأسس المختبر عام 1946، وهو برعاية وزارة الطاقة الأمريكية وتديره جامعة شيكاغو من خلال شركتها التابعة UChicago Argonne LLC. ^{[ 2 ] [ 3 ]} وهو أكبر مختبر وطني في منطقة الغرب الأوسط للولايات المتحدة .

بدأ مختبر أرجون في مختبر المعادن بجامعة شيكاغو، الذي أُنشئ جزئيًا لتنفيذ أعمال إنريكو فيرمي على المفاعلات النووية لمشروع مانهاتن خلال الحرب العالمية الثانية . بعد الحرب، تم اعتماده كأول مختبر وطني في الولايات المتحدة في 1 يوليو 1946. ^{[ 4 ]} في عقوده الأولى، كان المختبر مركزًا للاستخدام السلمي للفيزياء النووية ؛ إذ أن جميع محطات الطاقة النووية التجارية العاملة تقريبًا حول العالم لها جذور في أبحاث أرجون. ^{[ 5 ]} يُجري أكثر من 1000 عالم أبحاثًا في المختبر، في مجالات تخزين الطاقة والطاقة المتجددة ؛ والبحوث الأساسية في الفيزياء والكيمياء وعلوم المواد ؛ والاستدامة البيئية ؛ والحوسبة الفائقة ؛ والأمن القومي .

كان مختبر أرجون الوطني يدير سابقًا منشأة أصغر تُسمى مختبر أرجون الوطني الغربي (أو ببساطة أرجون الغربي) في ولاية أيداهو، بجوار مختبر أيداهو الوطني للهندسة والبيئة. وفي عام 2005، اندمج المختبران الواقعان في أيداهو ليشكلا مختبر أيداهو الوطني . ^{[ 6 ]}

يُعد مختبر أرجون جزءًا من ممر إلينوي للتكنولوجيا والأبحاث المتنامي. ويقع مختبر فيرميلاب ، وهو مختبر وطني آخر تابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، على بُعد حوالي 32 كيلومترًا (20 ميلًا) . 

يركز مختبر أرجون على خمسة مجالات رئيسية، كما ذكر المختبر في عام 2022، تشمل الاكتشاف العلمي في العلوم الفيزيائية والحيوية؛ وأبحاث الطاقة والمناخ؛ وتعزيز الأمن العالمي لحماية المجتمع؛ وتشغيل مرافق بحثية تدعم آلاف العلماء والمهندسين من جميع أنحاء العالم؛ وتطوير القوى العاملة العلمية والتكنولوجية. ^{[ 7 ]}

• علوم الأشعة السينية الصلبة : يضم مختبر أرجون الوطني أحد أكبر مصادر الضوء عالية الطاقة في العالم: مصدر الفوتونات المتقدم (APS). يحقق العلماء سنوياً آلاف الاكتشافات باستخدام مصدر الفوتونات المتقدم (APS) لتوصيف المواد العضوية وغير العضوية ، وحتى العمليات، مثل كيفية رش حاقنات وقود المركبات للبنزين في المحركات. ^{[ 21 ]}
• الحوسبة القيادية :يُدير مختبر أرجون الوطني مرفق أرجون للحوسبة القيادية (ALCF) الذي يضم أحد أسرع الحواسيب المخصصة للعلوم المفتوحة، وقد طوّر برمجيات نظامية لهذه الأجهزة الضخمة. ويعمل أرجون على دفع عجلة تطور الحوسبة القيادية من مستوى البيتا إلى مستوى الإكساس ، وتطوير برامج وبيئات حوسبة جديدة، وتوسيع نطاق الجهود الحاسوبية للمساهمة في حل التحديات العلمية. فعلى سبيل المثال، أعلن المختبر في أكتوبر 2009 عن بدء مشروع مشترك لاستكشاف الحوسبة السحابية للأغراض العلمية. ^{[ 22 ]} وفي سبعينيات القرن الماضي، قام أرجون بترجمة برامج الجبر الخطي العددي Numerische Mathematik من لغة ALGOL إلى لغة Fortran ، وتم توسيع هذه المكتبة لتشمل LINPACK و EISPACK ، على يد كليف مولر وآخرين.
• مواد الطاقة : يعمل علماء مختبر أرغون الوطني على التنبؤ بمكان وكيفية وضع الذرات والجزيئات الفردية، وفهمها والتحكم بها، لتحقيق خصائص المواد المطلوبة. ومن بين ابتكاراتهم الأخرى، ساهم علماء أرغون في تطوير معجون جليدي لتبريد أعضاء ضحايا النوبات القلبية، ^{[ 23 ]} ووصفوا ما يجعل الماس زلقًا على المستوى النانوي ، ^{[ 24 ]} واكتشفوا مادة فائقة العزل تقاوم تدفق التيار الكهربائي بشكل كامل أكثر من أي مادة أخرى سابقة. ^{[ 25 ]}
• تخزين الطاقة الكهروكيميائية : يطور مختبر أرجون الوطني بطاريات لتكنولوجيا النقل الكهربائي وتخزين الطاقة في الشبكات الكهربائية لمصادر الطاقة المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، بالإضافة إلى عمليات التصنيع اللازمة لهذه الأنظمة كثيفة المواد. يعمل المختبر في مجال أبحاث وتطوير مواد البطاريات المتقدمة منذ أكثر من 50 عامًا. ^{[ 26 ]} خلال السنوات العشر الماضية، ركز المختبر على بطاريات الليثيوم أيون ، وفي سبتمبر 2009، أعلن عن مبادرة لاستكشاف قدراتها وتحسينها. ^{[ 27 ]} كما يمتلك مختبر أرجون مرفقًا مستقلًا لاختبار البطاريات، حيث يختبر عينات من البطاريات من القطاعين الحكومي والخاص لتقييم أدائها بمرور الوقت وتحت ظروف الحرارة والبرودة. ^{[ 28 ]}
• الطاقة البديلة وكفاءة استهلاك الوقود : يطور مختبر أرجون أنواعًا من الوقود الكيميائي والبيولوجي المصممة خصيصًا للمحركات الحالية ، بالإضافة إلى أنظمة احتراق محسّنة لتقنيات المحركات المستقبلية. كما أوصى المختبر بأفضل الممارسات لترشيد استهلاك الوقود؛ فعلى سبيل المثال، أوصت دراسة بتركيب سخانات إضافية في كبائن الشاحنات بدلًا من ترك المحرك يعمل دون تشغيل. ^{[ 29 ]} في الوقت نفسه، يركز برنامج أبحاث الطاقة الشمسية على أجهزة وأنظمة الطاقة الشمسية التي تعمل بالوقود والطاقة الكهربائية، والتي تتميز بقابليتها للتوسع وتنافسيتها الاقتصادية مع مصادر الطاقة الأحفورية . ^{[ 30 ]} كما يستكشف علماء أرجون أفضل الممارسات للشبكات الذكية ، وذلك من خلال نمذجة تدفق الطاقة بين شركات المرافق والمنازل، ومن خلال البحث في تقنيات الربط البيني. ^{[ 31 ]}
• الطاقة النووية : يُطوّر مختبر أرجون تقنيات متقدمة للمفاعلات ودورات الوقود النووي ، مما يُتيح توليد الطاقة النووية بشكل آمن ومستدام . ويعمل علماء أرجون على تطوير نماذج حاسوبية ومحاكاة للمفاعلات النووية من الجيل القادم والتحقق من صحتها . ^{[ 32 ]} كما يدرس مشروع آخر كيفية إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك ، بحيث يتم تقليل النفايات بنسبة تصل إلى 90%. ^{[ 33 ]}
• الأنظمة البيولوجية والبيئية : يتطلب فهم التأثير المحلي لتغير المناخ دمج التفاعلات بين البيئة والأنشطة البشرية. يدرس علماء مختبر أرغون هذه العلاقات من الجزيء إلى الكائن الحي وصولاً إلى النظام البيئي. تشمل البرامج المعالجة الحيوية باستخدام الأشجار لامتصاص الملوثات من المياه الجوفية ؛ ^{[ 34 ]} والرقائق الحيوية للكشف المبكر عن السرطانات؛ ^{[ 35 ]} ومشروع استهداف الخلايا السرطانية باستخدام الجسيمات النانوية ؛ ^{[ 36 ]} وعلم الجينوم البيئي للتربة ؛ ومرفق مخصص لمشروع قياس الإشعاع الجوي لأبحاث تغير المناخ . ^{[ 37 ]}
• الأمن القومي : يطور مختبر أرجون تقنيات أمنية لمنع وتخفيف آثار الأحداث التي قد تؤدي إلى اضطرابات أو دمار واسع النطاق. وتشمل هذه التقنيات أجهزة استشعار قادرة على كشف المواد الكيميائية والبيولوجية والنووية والمتفجرة؛ ^{[ 38 ]} وأجهزة إشعاع تيراهيرتز المحمولة ("أشعة تيراهيرتز") التي تكشف المواد الخطرة بسهولة أكبر من الأشعة السينية في المطارات؛ ^{[ 39 ]} وتتبع ونمذجة المسارات المحتملة للمواد الكيميائية المتسربة إلى مترو الأنفاق. ^{[ 40 ]}

يقوم مختبر أرجون الوطني ببناء وصيانة مرافق علمية يصعب على شركة أو جامعة واحدة إنشاؤها وتشغيلها بتكلفة باهظة. ويستخدم هذه المرافق علماء من مختبر أرجون، وقطاع الصناعة الخاص، والأوساط الأكاديمية، ومختبرات وطنية أخرى، ومنظمات علمية دولية.

• مصدر الفوتون المتقدم (APS): مرفق بحث وطني للأشعة السينية السنكروترونية ينتج ألمع حزم الأشعة السينية في نصف الكرة الغربي . ^{[ 41 ]}
• مركز المواد النانوية (CNM): مرفق بحثي يقع في مجمع APS، يوفر البنية التحتية والأجهزة اللازمة لدراسة تكنولوجيا النانو والمواد النانوية . يُعد مركز المواد النانوية أحد المراكز البحثية الخمسة التابعة لمكتب العلوم بوزارة الطاقة الأمريكية والمتخصصة في علوم النانو. ^{[ 42 ]}
• نظام مسرع الجسيمات الخطي المزدوج في مختبر أرجون الوطني (ATLAS): يُعدّ ATLAS أول مسرع جسيمات فائق التوصيل في العالم للأيونات الثقيلة عند طاقات قريبة من حاجز كولوم . وهذا هو نطاق الطاقة المناسب لدراسة خصائص النواة، وهي لب المادة ووقود النجوم. ^{[ 43 ]}

• يُعد مركز المواد المتقدمة لأنظمة الطاقة والمياه ^{[ 44 ]} (AMEWS) مركزًا بحثيًا رائدًا في مجال الطاقة، ترعاه وزارة الطاقة الأمريكية. ويقود المركز مختبر أرغون الوطني، ويضم جامعة شيكاغو وجامعة نورث وسترن كشركاء، ويعمل على حل التحديات القائمة عند نقطة التقاء المياه والمواد التي تُشكل الأنظمة التي تتعامل مع المياه وتعالجها وتُجهزها.
• مركز المجهر الإلكتروني (EMC): أحد ثلاثة مرافق علمية مدعومة من وزارة الطاقة الأمريكية مخصصة لدراسة الخصائص المجهرية باستخدام حزم الإلكترونات. يُجري المركز دراسات في الموقع للتحولات وعمليات العيوب، وتعديل حزم الأيونات وتأثيرات التشعيع، والموصلات الفائقة، والمواد الكهروإجهادية، والأسطح البينية. ويُعد مجهره الإلكتروني ذو الجهد المتوسط، والمُقترن بمُسرِّع، النظام الوحيد من نوعه في الولايات المتحدة. ^{[ 45 ]}
• مركز علم الأحياء (SBC): مركز علم الأحياء هو مرفق مخصص للمستخدمين، يقع بجوار مرفق مصدر الفوتونات المتقدم للأشعة السينية، وهو متخصص في علم البلورات الجزيئية الكبيرة . يُتاح للمستخدمين الوصول إلى جهاز إدخال، ومغناطيس انحناء، ومختبر للكيمياء الحيوية. تُستخدم خطوط شعاع مركز علم الأحياء غالبًا لرسم خرائط البنية البلورية للبروتينات ؛ وقد قام المستخدمون سابقًا بتصوير بروتينات من الجمرة الخبيثة ، وبكتيريا التهاب السحايا ، والسالمونيلا ، وغيرها من البكتيريا الممرضة . ^{[ 46 ]}
• يُعد خادم نظام التحسين المُمكّن بالشبكة (NEOS) أول بيئة لحل المشكلات عبر الشبكة، مُصممة لتطبيقات واسعة النطاق في مجالات الأعمال والعلوم والهندسة. ويشمل أحدث برامج الحل في البرمجة العددية، والتحسين غير الخطي، والبرمجة الخطية ، والبرمجة العشوائية ، ومسائل التكامل. تقبل معظم برامج حل NEOS المدخلات بلغة نمذجة AMPL .
• يُعدّ المركز المشترك لأبحاث تخزين الطاقة (JCESR) اتحادًا يضمّ العديد من المختبرات الوطنية والمؤسسات الأكاديمية والشركاء الصناعيين، ومقره مختبر أرغون الوطني. وتتمثل مهمة المركز في تصميم وبناء مواد ثورية تُمكّن من تطوير بطاريات الجيل القادم التي تُلبّي جميع معايير الأداء المطلوبة لتطبيق مُحدّد. ^{[ 47 ] [ 48 ]}
• يقع مقر مركز الغرب الأوسط المتكامل للمواد الحاسوبية (MICCoM) في المختبر. يقوم المركز بتطوير ونشر برمجيات مفتوحة المصدر قابلة للتشغيل البيني ، وبيانات، وإجراءات تحقق لمحاكاة وتوقع خصائص المواد الوظيفية المستخدمة في عمليات تحويل الطاقة . ^{[ 49 ] [ 50 ]}
• يُعدّ مركز ReCell تعاونًا وطنيًا بين قطاعات الصناعة والأوساط الأكاديمية والمختبرات الوطنية، بقيادة مختبر أرغون الوطني، ويعمل على تطوير تقنيات إعادة التدوير على امتداد دورة حياة البطارية بأكملها. ويهدف المركز إلى تنمية صناعة مستدامة لإعادة تدوير البطاريات المتقدمة من خلال تطوير عمليات إعادة تدوير اقتصادية وصديقة للبيئة، يمكن اعتمادها من قِبل الصناعة لبطاريات الليثيوم أيون وأنواع البطاريات المستقبلية.

يرحب مختبر أرجون الوطني بجميع أفراد الجمهور ممن تبلغ أعمارهم 16 عامًا فأكثر للقيام بجولات إرشادية في مرافقه العلمية والهندسية. أما بالنسبة للأطفال دون سن 16 عامًا، فيقدم المختبر أنشطة تعليمية عملية مناسبة للرحلات الميدانية من الروضة وحتى الصف الثاني عشر. كما يستضيف المختبر برامج توعية تعليمية في العلوم والهندسة للمدارس في المنطقة المحيطة.

يشارك علماء ومهندسو مختبر أرجون الوطني في تدريب ما يقرب من 1000 طالب دراسات عليا وباحث ما بعد الدكتوراه كل عام كجزء من أنشطتهم البحثية والتطويرية.

على مدار تاريخها، شغل 13 شخصًا منصب مدير مختبر أرجون الوطني: ^{[ 51 ]}

(يرجى ملاحظة أن جامعة شيكاغو قد ذكرت خطأً في نوفمبر 2017 أن بول كيرنز سيتولى منصب "المدير الرابع عشر لأرجون". ^{[ 52 ]} )

لا.	صورة	مخرج	بداية الفصل الدراسي	نهاية الولاية	المراجع.
1		والتر زين	1946	1956
2		نورمان هيلبيري	1957	1961
3		ألبرت ف. كرو	1961	1967
4		روبرت ب. دوفيلد	1967	1973
5		روبرت ج. ساكس	1973	1979
6		والتر إي. ماسي	1979	9 مايو 1984
7		آلان شريشيم	10 مايو 1984	30 يونيو 1996	[ 53 ]
8		دين إي. إيستمان	1 يوليو 1996	30 يونيو 1998	[ 54 ] [ 55 ]
مؤقتًا		فرانك واي. فرادين	1 يوليو 1998	30 يونيو 1999	[ 56 ]
مؤقتًا		يون إيل تشانغ	1 يوليو 1999	31 أكتوبر 2000
9		هيرمان أ. غروندر	1 نوفمبر 2000	17 أبريل 2005	[ 57 ]
10		روبرت روزنر	18 أبريل 2005	30 أبريل 2008	[ 58 ]
11		إريك إسحاق	1 مايو 2009	31 مارس 2014	[ 59 ]
12		بيتر ليتلوود	30 أبريل 2014	31 ديسمبر 2016	[ 60 ] [ 61 ]
مؤقتًا		بول كيرنز	1 يناير 2017	17 نوفمبر 2017
13			17 نوفمبر 2017	حاضر	[ 52 ] [ 62 ]

تم تصوير أجزاء كبيرة من فيلم المطاردة " Chain Reaction" الذي صدر عام 1996 في غرفة حلقة السنكروترون ذات التدرج الصفري ومختبر العرض التوضيحي للديوتيريوم ذي الموجة المستمرة السابق. ^{[ 63 ]}

• وكالة مشاريع البحوث المتقدمة - الطاقة
• إثبات النظريات آلياً
• مطياف مصيدة بينينغ الكندية
• مركز تطوير العلوم في الفضاء - يدير المختبر الوطني الأمريكي على متن محطة الفضاء الدولية.
• مجال جاماس
• السائل النانوي
• تجربة تصوير مسار إشعاع تشيرينكوف

• مختبر أرغون الوطني، 1946-1996 . جاك إم. هول، ريتشارد جي. هيوليت، روث آر. هاريس. مطبعة جامعة إلينوي ، 1997. ISBN 978-0-252-02341-5.
• الفيزياء النووية: مقدمة . إس. بي. باتيل. دار نيو إيج إنترناشونال المحدودة، 1991. رقم ISBN 81-224-0125-2.
• ملخص أعمال الكيمياء النووية في أرجون ، مارتن هـ. ستودير، تقرير مختبر أرجون الوطني، تم رفع السرية عنه في 13 يونيو 1949.

• مختبر أرغون الوطني - الموقع الرسمي لأرغون
• عروض مختبر أرغون الوطني - دليل إرشادي لعروض مختبر أرغون الوطني
• أخبار أرغون - البيانات الصحفية، المركز الإعلامي
• برمجيات أرجون - برمجيات مفتوحة المصدر ومتاحة تجارياً في مرحلة "التغليف" أو قريبة منها
• مستودع الصور — التصوير الفوتوغرافي للاستخدام العام
• تقارير تاريخية من مختبر أرغون الوطني تم رقمنتها بواسطة مشروع TRAIL ، ومستضافة في مكتبات جامعة شمال تكساس و HathiTrust

41°42′33″ شمالاً 87°58′55″ غرباً / 41.709166° شمالاً 87.981992° غرباً / 41.709166; -87.981992