開學(xué)巨獻(xiàn):國外十個酷炫實驗室大爆炸

目前國內(nèi)各大學(xué)都已陸續(xù)開學(xué)，同學(xué)們又要回到實驗室中與電路、試劑和實驗報告搏斗了，不過實驗并不僅是我們平時經(jīng)歷的那樣枯燥，來看看我們?yōu)榇蠹艺业降氖畟€非常炫酷的實驗室，加入這些實驗室后，你做的事情或多或少都與“爆炸”有關(guān)。

防御化學(xué)中心：怎樣檢查犯罪現(xiàn)場

分析爆炸后的現(xiàn)場

實驗室：英國克蘭菲爾德大學(xué) 防御化學(xué)中心

未來職業(yè)：法醫(yī)炸藥科學(xué)家，情報人員

目前在美國和英國的幾百個法醫(yī)學(xué)項目中，很少有訓(xùn)練他們的學(xué)生分析爆炸后現(xiàn)場的。有著科學(xué)學(xué)士學(xué)位的本科生可以申請加入克蘭菲爾德大學(xué)的防御化學(xué)中心，這個實驗室主要由英國研究生組成。在那里，他們將學(xué)到怎樣從炸藥的碎片提取線索，找出爆炸的起因。

為了讓學(xué)生檢查被破壞的現(xiàn)場，克蘭菲爾德大學(xué)的爆破專家會在學(xué)校的練靶場現(xiàn)場設(shè)置爆炸裝置，炸藥的成分從自制的炸彈到軍用級材料不等。爆炸后，學(xué)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(zhì)譜儀進(jìn)行分析。通過確定殘渣的化學(xué)成分，學(xué)生可以分辨出裝在炸彈里的是什么炸藥。調(diào)查者可以再用這些信息來確定武器的來源和制造者。

閃電實驗室：造出自己的閃電

實驗室：美國佛羅里達(dá)大學(xué) 閃電研究實驗室

未來職業(yè)：抗閃電航天器設(shè)計師，電力工程師

有一群佛羅里達(dá)大學(xué)的工程學(xué)學(xué)生在研究怎樣產(chǎn)生屬于自己的閃電，他們會發(fā)射經(jīng)過特殊設(shè)計的火箭，直接飛進(jìn)雷雨云層中，每個火箭都拖著一根連著傳感器的金屬線。學(xué)生們通過觀察高速錄像來研究閃電的物理過程，并且將閃電引到相應(yīng)的目標(biāo)上進(jìn)行材料試驗。

貝克曼激光研究所與醫(yī)療診所：部署一枚光子魚雷

細(xì)胞上的“輻射區(qū)域”

實驗室：美國加州大學(xué)歐文分校 貝克曼激光研究所和醫(yī)療診所

未來職業(yè)：光學(xué)工程師，醫(yī)療設(shè)備工程師

在加州大學(xué)歐文分校維森·文努戈帕蘭（Vasan Venugopalan）的實驗室里，8束激光合在一起的威力比TNT要強(qiáng)一百萬倍，而且激光束只有人的頭發(fā)的十分之一粗。學(xué)生用激光來測試活細(xì)胞的極限。當(dāng)細(xì)胞組織被激光照射后，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(qū)域?！?/p>

在爆炸區(qū)域里的細(xì)胞立即死亡，在圓環(huán)附近的細(xì)胞緩慢死亡，而離圓環(huán)很遠(yuǎn)的細(xì)胞僅僅被臨時性地改變。文努戈帕蘭的學(xué)生通過研究爆炸后受傷細(xì)胞的反應(yīng)，來發(fā)展新的醫(yī)學(xué)和外科技術(shù)。例如，他們正在研究神經(jīng)元受傷后的反應(yīng)，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(xué)生則研究激光對細(xì)胞通透性的影響。激光照射所產(chǎn)生的沖擊波會對遠(yuǎn)離目標(biāo)中心區(qū)域的細(xì)胞膜產(chǎn)生極小的且可恢復(fù)的小洞，這潛在的表明了一種新的直接藥物供給機(jī)制。

里德學(xué)院：教學(xué)生如何運(yùn)行核反應(yīng)堆

學(xué)生站在裝著250千瓦的研究型核反應(yīng)堆的水池上方。圖中的藍(lán)色輝光是切連科夫輻射。

實驗室：美國里德學(xué)院

未來職業(yè)：反應(yīng)堆物理學(xué)家，核能工程師，醫(yī)學(xué)物理學(xué)家

里德學(xué)院的研究型核反應(yīng)堆是美國唯一一個可以讓大學(xué)生直接觀察正在運(yùn)行的核反應(yīng)堆的日常操作的地方。除了學(xué)習(xí)反應(yīng)堆安全和相應(yīng)的物理知識之外，學(xué)生們還可以建立獨(dú)立的研究項目，例如輻射植物種子誘導(dǎo)基因突變。最近，學(xué)生們已經(jīng)開始研究一種叫熒光假單胞菌的細(xì)菌，它就直接長在反應(yīng)堆芯上。

創(chuàng)傷力學(xué)研究所：頭骨之殤

這是一個人造的機(jī)械頭骨，皮膚是硅膠，顱骨是聚氨酯。顱骨內(nèi)有仿制的腦脊液和用粘硅膠做成的大腦，其大小形狀和密度都仿照真人做成的。

實驗室：美國內(nèi)布拉斯加林肯大學(xué) 創(chuàng)傷力學(xué)研究所

未來職業(yè)：頭盔或防彈衣設(shè)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(chǎn)生的沖擊波是如何影響人體和大腦的，美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)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(jìn)122米長的管子，模仿爆炸裝置所發(fā)出的沖擊波。爆炸沖擊活的豬，人的尸體和仿真的人頭。從仿真人頭讀取傳感器數(shù)據(jù)來量化整個運(yùn)動和氣壓波的強(qiáng)度。學(xué)生通過檢測動物和人體模型的神經(jīng)元，來觀察在爆炸過程中它們是怎樣反應(yīng)的。學(xué)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(shè)計者改善頭盔的設(shè)計，更好地抵擋簡單爆炸裝置，目前的一些保護(hù)做得并不是很到位。

等離子物理實驗室：制造微型太陽

等離子物理短訓(xùn)班

實驗室：美國普林斯頓大學(xué) 等離子物理實驗室

未來職業(yè)：等離子物理學(xué)家，核聚變科學(xué)家，機(jī)械工程師

每年夏天，全美會有45名主修物理和工程專業(yè)的學(xué)生聚集在普林斯頓，參加一個等離子物理的短訓(xùn)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(zhì)形態(tài)，廣泛存在于宇宙中。學(xué)生使用實驗室的等離子制造機(jī)器來直接學(xué)習(xí)等離子體。他們還學(xué)習(xí)磁場的運(yùn)作原理，例如太陽風(fēng)的產(chǎn)生原理。在升了一級之后，學(xué)生們會操作國家球形環(huán)實驗（NSTX），這是一個物理學(xué)家用來研究核聚變的設(shè)備。該設(shè)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(fā)光發(fā)熱是同一原理，將來可能會成為一種清潔能源。

推進(jìn)研究中心：建造更好的火箭

實驗室：美國阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校 推進(jìn)研究中心

未來職業(yè)：火箭科學(xué)家，航空器設(shè)計師，導(dǎo)彈系統(tǒng)工程師

這個推進(jìn)研究中心位于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(xué)家的試驗場。除了讓火箭發(fā)射有效載荷到軌道上，臨時主管羅伯特?弗雷德里克說，學(xué)生們不久將開始操作新的核動力推進(jìn)系統(tǒng)，可以使航天器幾周之內(nèi)就到達(dá)火星，而不是以往的幾個月。

爆破工程實驗室：展現(xiàn)完美爆破

實驗室：密蘇里科技大學(xué) 爆破工程部門

未來職業(yè)：拆除專家，炸藥制造商，軍火制造商

去年夏天，美國密蘇里科技大學(xué)礦業(yè)部門的學(xué)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(xué)生還會跟著爆破工程的碩士學(xué)習(xí)拆除、采礦和煙火制造的細(xì)節(jié)。

沖擊壓縮實驗室：星球大碰撞

實驗室：哈佛大學(xué) 沖擊壓縮實驗室

未來職業(yè)：機(jī)械工程師，地球物理學(xué)家

哈佛大學(xué)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(lán)色的爆炸裝置，她和兩個大學(xué)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(fā)射出去，接近聲音傳播速度的8倍，其目標(biāo)是模擬的小行星，行星和月球。沖擊波的波形和沖擊能量都被嵌入到目標(biāo)里的一系列傳感器和應(yīng)變計記錄下來，幫助解釋了當(dāng)大質(zhì)量物體碰撞時都發(fā)生了什么。這會幫助科學(xué)家理解像月球一樣的物體是怎樣形成的。

在實驗室里，學(xué)生要幫助建造目標(biāo)，模仿小行星的磁性巖石，或者形成那種并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。他們也幫助分析沖擊波的形狀和沖擊碎片的速度。有一件事他們不能做的就是啟動發(fā)射裝置?！拔覀冇袑ｉT的技術(shù)人員來啟動裝置，” 斯圖爾特說道，“但是如果學(xué)生在這里待的時間夠長，或許會得到這種特權(quán)?！?/p>

國土安全部基地：把爆炸消滅在萌芽狀態(tài)

實驗室：美國羅德島大學(xué) 國土安全部爆破、應(yīng)對和緩解基地

未來職業(yè)：FBI爆破專家，政府國防承包商

對于羅德島大學(xué)含能材料實驗室的學(xué)生來說，汽車炸彈、簡易爆炸裝置和土制管式炸彈就像木匠手中的錘子一樣稀松平常。這間實驗室由化學(xué)家吉米·奧克斯利（Jimmie Oxley）開設(shè)，并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。在這里學(xué)習(xí)的學(xué)生會工作在對抗犯罪和恐怖分子的前線上。

學(xué)生在實驗室制造炸藥，然后帶著它們?nèi)ルx學(xué)校30分鐘車程的891公頃的練靶場。在那里，他們測試新的檢測方法，然后引爆裝置，研究在爆炸過程中和爆炸之后都會發(fā)生些什么。他們也會分析構(gòu)成炸彈的化學(xué)物質(zhì)，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(xué)添加劑。他們偶爾也會基于法醫(yī)學(xué)的觀點，幫助奧克斯利為一些電視節(jié)目提供建議。

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