美國最炫最潮的十大大學實驗室(組圖)


【看中國2013年10月24日訊】我們對大學的科研水平進行綜合考量時,科學家們開啟緊張冒險旅程的實驗室絕對不容忽視。提起大學實驗室,浮現在我們腦海中的是什麼呢?白大褂、小白鼠、培養皿、量杯……這些都是老黃曆了。美國《大眾科學》網站近日為我們遴選了2013年美國最炫最潮的十大大學實驗室,看後會讓我們將上述刻板印象直接扔到爪哇國。

這些實驗室千奇百怪,各有千秋。有的實驗室能讓你監測暴風雨,刺激程度堪比美國「現代文明之父」本杰明·富蘭克林收集閃電;有的實驗室讓你有機會建造火星探測器,或許會成就你在人類航天史上留下自己名字的理想;也有實驗室能讓大膽人士研究屍體的腐爛過程,過過福爾摩斯的癮。

冰立方中微子天文臺

學校:威斯康星大學麥迪遜分校

每天,位於美國亞孟森-斯科特南極站冰面下的冰立方中微子天文臺都會在朝霞中迎接破曉的到來,這裡是科學家們處理冰下感測器數據的地方。冰立方天文臺是同類天文臺中最大的一座,它的使命是搜尋幾乎可以穿透所有物質的神秘亞原子微粒——有「宇宙信使」美譽的中微子。通過追蹤中微子的「倩影」,冰立方天文臺將會揭示隱藏在極端天文事件背後的物理細節,同時發現暗物質和暗能量存在的證據。

中微子是一種質量幾乎為零的粒子,很少同其他物質「往來」。每秒鐘都有數萬億個中微子穿過地球,它們攜帶的信息可能有助於科學家們揭示超新星的物理學原理以及高能宇宙射線的源頭。因為行蹤飄忽不定的中微子發出的信號非常微弱而且罕見,所以,科學家們必須在南極冰層內埋藏數個垂直排列的探測器,以便阻止宇宙射線和太陽發出的中子。冰立方黑暗的地下裝置內乾淨的冰使得探測器能夠「看到」中微子接觸冰內原子後出現的微弱藍光。

每年,會有數十名來自威斯康星大學麥迪遜分校(或者其40到50個國際合作機構之一)的本科生前往冰立方中微子天文臺進行科學研究。對於大多數人來說,他們的工作就是監測歐洲和美國科考站內的探測器發出的信號。但是,對於少數幸運兒來說,這意味著一次前往南極的科學旅行。通過體能測試之後,學生們就展開了一場為期72個小時的旅程。他們首先會在紐西蘭短暫停歇一下,接著前往南極洲的麥克默多研究站,再飛往南極科考站。如果資金獲得批轉,威斯康星大學麥迪遜分校可以派遣4名學生,在南極度過長達3週的暑期科考時光。

一旦學生們適應冰立方中微子天文臺9000英尺的高海拔,他們就會開始潛心監測中微子探測器發出的信號,同時直面零下20零下30攝氏度左右的寒冷。這項研究或許並非那麼舒適愜意,而且,要監控的目標對象也非常非常微小,但學生們獲得的結果將有助於解決宇宙中最大的問題。

學生們未來可能的職業選擇:粒子物理學家、太陽物理學家、電子工程師等。

法醫鑑定人類學研究中心

學校:田納西大學

風靡一時的美國系列電視劇集《犯罪現場》(《CSI》)第14季即將強勢開播,這部曾入選2002年美國「十大最佳電視影集」的電視劇可謂集三千寵愛於一身,劇中人物利用高科技進行屍檢的破案手段給人留下了深刻印象。尤其是在《拉斯維加斯》篇前幾季裡,女人類學家根據屍體的腐爛程度調查、毛髮鑑定、血液顯形等讓罪犯現形的情節更是讓人嘆為觀止。

在《CSI》這部以真人真事改編的電視劇中,在《拉斯維加斯》篇裡的人物和情節當然也並非全然虛構,活生生的現實原型就是田納西法醫人類學研究中心的法醫人類學家們。

美國田納西州諾克斯維爾市有一處3英畝的森林覆蓋的懸崖峭壁,這裡可以俯瞰整個田納西河。每學期,大約75名大學生會協助田納西大學的法醫鑑定人類學教授達沃尼·伍爾夫·斯特德曼在這裡處理屍體。斯特德曼主要鑽研屍體腐爛的各種方式。

學生們會幫助斯特德曼教授監測100具捐贈的屍體在不同腐爛階段的情況。他們或許也會研究包括綠頭蒼蠅等在內的食肉動物群的生命循環以指出屍體的死亡時間;他們也會從這些屍體中提取出DNA並測試死者是否有中毒跡象,偵查人員可以利用這些結果來確定謀殺案中死者的身份以及是否存在毒藥。有時候,學生們甚至在執法機構的要求下,幫助斯特德曼教授重現犯罪現場。

一旦屍體上的大部分肉已經被昆蟲蠶食,學生們就會將屍體剩下的部分運回實驗室。隨後,他們戴上手套和清潔設備,開始鑑定骨頭、骨架和病理學以及屍體遭受了何種類型的損傷。最後,他們會將骨架移到該大學日益增多的屍體收藏室中。目前,該大學已經收集了1000具屍體。

學生們未來可能的職業選擇:法醫病理學家、法醫科學家、法醫人類學家等。

紡織品研究中心

學校:北卡羅萊納州立大學

羅傑·巴克的紡織品實驗室內最重要的老師是人體模型。巴克使用三類模型來再現真實世界的環境,從而研究紡織品對極端環境如何反應。第一種模型是燃燒假人。燃燒假人可以耐受模擬發生火災的建築物環境,它有122個熱感測器,可以記錄熱流動,與此同時,巴克也會使用8個丙烷氣體燃燒彈來測試這些燃燒假人的反應。第二種模型是目前還處於研發階段的高頻電磁曝露報警儀RadMan,其擁有的感測器可以記錄下模擬的森林大火產生的輻射熱。另外一種還未命名的人體模型也擁有熱感測器、關節以及100多個汗孔,巴克可以借用這一法寳來測試制服和戶外服裝的性能。

每年,大約有10名北卡羅萊納州立大學的本科生會參與到巴克的多個研究項目中來。例如,2012年,一群學生對混合有殺蟲劑(以防止蚊蟲)的軍裝進行了測試,以確保軍裝上的化學物質不超過環保部設定的限制指標。學生們也會假扮人體模型:一群學生全身上下塗滿了治療皮膚病的冬綠油,以確保安全的服裝不會讓化學武器的攻擊得逞。研究助理教授布萊恩·奧蒙德表示,學生們唯一不能做的工作是在爆破室充當燃燒假人。

學生們未來可能的職業選擇:材料工程師、運動服設計師等。

國立風力研究所

學校:得克薩斯理工大學

得克薩斯理工大學的學生們正試圖防禦颶風、龍捲風以及其他危險風暴帶來的破壞。通過研究極端風暴如何形成、如何演化以及它們會造成什麼樣的破壞,工程師們能設計出更好的房屋結構來對抗它們。

在國立風力研究中心的碎片撞擊實驗室內,研究團隊使用一種特製的高抗沖槍(最常見的風暴射彈)來朝著磚壁、避難所、保險櫃射擊以證明這些目標材質和設計的強度。其他研究團隊則競相在颶風有可能會登陸的各地佈置感測器,以便收集與風速、濕度等有關的數據。

今年,2名研究生甚至參與了聯邦緊急管理局資助的研究項目,對這些暴風雨避險處在今年5月份龍捲風襲擊俄克拉何馬州時的表現進行評估。

學生們未來可能的職業選擇:結構工程師、大氣科學家等。

野生動物生態學與自然環境保護

學校:佛羅里達大學

每年暑假,當野生動物生態學教授羅伯特·康納利的學生前往非洲南部的內陸國史瓦濟蘭進行科研考察時,他都會給他們列出一長串野外生存指南「小貼士」,其中包括:時刻提防狒狒、不要感染瘧疾、不要在河邊漂流等,因為這個國家盛產河馬、鱷魚以及血吸蟲。經過這些知識洗腦後,佛羅里達大學的15名學生會前往該地進行為期1個月的生態學和自然環境保護領域的考察。在學生們進行田間試驗期間,他們會使用無線電手機接收埃及夜凹臉蝙蝠發出的信號或收集長頸鹿的排泄物用於遺傳分析。

當然,這些學生也可能在馬洛洛特加自然保護區薄霧迷濛的山脈裡搜尋黑尾牛羚;或者在一望無際的大草原上研究黑斑羚和斑馬。作為課程的一部分,他們還會進行夜間駕駛比賽,搜尋非洲夜猴並前往南非附近的克魯格國家公園進行實地考察。

康納利也非常瞭解學生們的渴求,他會刻意有選擇性地讓部分希望在森林中度過更多時間的學生在他們位於史瓦濟蘭的臨時駐紮地待上幾天。該駐紮地由佛羅里達大學的研究生和來自非政府組織非洲之外(All Out Africa)的成員管理。康納利說:「佛羅里達大學的所有學生都可以申請,除了需要選修一門生態學課程增加基礎知識外,沒有任何其他要求,我希望學生們對野生動物保護始終懷抱激情而且願意孜孜不倦地學習。」

學生們未來的職業選擇:野生動物生態學家、公園生物學家等。

能源材料研究與測試中心

學校:新墨西哥技術大學

範·羅梅羅的學生並不想成為容易獲得巨大財富和聲望的醫生或者律師,他們想把東西炸成碎片再進行研究來謀生。羅梅羅是新墨西哥技術大學負責研究和經濟發展的副校長。當他的學生們引爆任何爆炸物,無論是C4塑膠炸藥還是三硝基甲苯(TNT)時,他的同事都會在旁邊監督學生的「一舉一動」。

去年春天,大一新生們首先在學校新建的互動式實驗室進行了實驗,這個大小為1220平方英尺的實驗室內配備了三星的平板電腦—用於學生們之間分享項目設計以及一臺3D印表機。

學生們未來可能的職業選擇:核武器研究專家、施工爆破工、國土安全承包商等。

噴氣推進實驗室

學校:加州理工學院

今年夏天,加州理工學院的噴氣推進實驗室將迎接來自全國各地大約450名本科生,進行為期10週的實習。在這個實驗室內,學生們能夠進行行星科學、天體物理學、太空生物學以及機器人等方面的研究。

此前,在此實習的學生們所做出的科學貢獻包括:幫助研製好奇號火星探測器上的設備;分析開普勒宇宙飛船(其目前正在搜尋有潛力適合人類居住的系外行星)傳回的數據;研究在地球極端環境下生活的生物以便瞭解生命如何在宇宙中生存等等。噴氣推進實驗室的高校主管艾德裡安·龐塞表示,這些實習生們「徜徉在人類知識領域的前沿陣地」。一旦他們畢業,大約100名曾經在噴氣推進實驗室實習過的學生會選擇永遠留在這個實驗室工作。

學生們未來可能的職業選擇:天體生物學家、天體物理學家、工程師、計算機科學家等。

丹佛自然科學博物館

學校:科羅拉多州立大學和科羅拉多學院

猶他州南部的「罪惡之地」以其崎嶇不平而「臭名昭著」,沙岩峭壁和峽谷組成的迷宮將這裡的夏天變成一座「火爐」,但情況也並非總是如此。

其實,早在7500萬年前的白堊紀晚期,這裡是一個巨大的海岸綠林,類似於今天的墨西哥灣岸區,裡面蛙聲陣陣、蜥蜴和暴龍四處橫行。當這些動物死亡之後,它們的屍體會變成沉渣,沉積在河底深處,這就使得猶他州南部一躍成為美國最豐富的化石層所在地。

每年,丹佛自然科學博物館的脊椎動物古生物學者約瑟夫·塞蒂奇都會帶領學生們前往該地搜尋化石,與遠足野營的旅程相比,這一旅程更加艱難但也更有趣味。學生們扛著鋤頭、手持斧頭、拿著天然氣動力的切石鋸,挺進猶他州大階梯艾斯可蘭特國家紀念區的凱佩羅維茲(Kaiparowits)組地層的深處。

該處海拔800英尺,人跡罕至,到處都是沙子和泥岩。塞蒂奇表示:「這地方就像小行星上的‘失樂園’。在科考中,學生們會行進7英里挖大坑,接著,繼續前行,到達窮鄉僻壤處,找出那些新的、還未被開發的處女之地。有些挖掘點非常便宜,以至於工具都必須由直升飛機運送到。不過,正是在這些人跡罕至之處,學生們找到了豌豆大的蜥蜴骨架以及鴨嘴龍的骨架。

大多數本科生都會在這個地方停留幾週,也有學生將自己的研究情況擴展成一篇研究論文。持續時間長達1個月甚至2個月的實習計畫正在研究擬訂中。塞蒂奇表示:「學生們已經成為這些項目得以順利進行的關鍵,是主要的研究生力軍。」

學生們未來可能的職業選擇:古生物學家、地理學家、博物館館長

爆破工程研究中心

學校:密蘇里科學技術大學

參與保羅·沃思尼爆破項目的學生們有一門新課程需要學習:製造煙花。他們將易燃燒的化學物質磨碎並將其同專業級的煙花混合在一起,最終製造出一款高達五英尺的煙花炮並點燃它。學生們也能修習商業煙花和煙火製造方面的課程,從而學會設計、製造煙花並在重大節假日進行煙花表演。

學生們未來的職業選擇:煙花製造師、動畫設計師、爆破專家等。

巴頓實驗室

學校:阿克倫大學

只有那些最堅強最腳踏實地的本科生才能進入海茲·巴頓的實驗室進行研究,這是一項非常大的榮譽。巴頓研究洞穴微生物,學生們常常會在巴西的洞穴裡進行科學研究。前往巴西的洞穴並非易事,他們必須穿上特製的防止蛇蟲叮咬的靴子並且一路披靳斬棘穿越亞馬遜叢林才能進入這些洞穴。通過對生活在洞穴中的岩石樣本和微生物(這些微生物或許以岩石上的鐵為生)進行分析,學生們會知道如何更好地預測污水池和洞穴的信息。巴頓和她的學生們也會研究不同的微生物物種之間的競爭,這樣的研究有助於他們研製出新型抗體。

學生們未來可能的職業選擇:微生物學家、地球化學專家、太空生物學家等。


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