洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory），簡稱阿拉莫斯實驗室（LANL），位于美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯，以前因為保密原因對外稱為“Y地點（Site Y）”，隸屬于美國能源部。該實驗室最初由加利福尼亞大學伯克利分校全權負責運行管理，1952年后移交于加州大學管理，而后在2007年變更為由洛斯阿拉莫斯國家安全機構（加州大學等機構共同構成）運行管理。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室建立在1943年，曾云集大批世界頂尖科學家，其建立者包括“原子彈之父”奧本海默、“氫彈之父”愛德華·泰勒以及諾貝爾物理獎得主歐內斯特·勞倫斯，發明了世界上第一顆原子彈和第一顆氫彈，是著名的科學城和高科技輻射源。洛斯阿拉莫斯國家實驗室是世界上最大的多功能實驗室之一，1943年開始秘密運轉，當時的第一個任務是“曼哈頓計劃”。
美國共有兩個國家實驗室參與了核武器的設計和發展，除了阿拉莫斯實驗室外，另一個是1952年正式運轉的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）。
阿拉莫斯實驗室是在第二次世界大戰中秘密建立起來的，它是一個高度集中的機構來負責協調科學研究和曼哈頓計劃，也就是研制核武器，實驗室當時的官方代號為Y地點。
它建立的原因是因為當時幾個大學里進行的核武器的初級研究遇到了資源分配的困難，這迫切需要建立一個實驗室來單獨進行此項研究。曼哈頓計劃的首席科學家為奧本海默，他曾在新墨西哥州度過了他的童年，當年和物理學家歐內斯特·勞倫斯、萊斯利·理查德·格羅夫斯一起將實驗室的地點定在了洛斯阿拉莫斯的牧場學校，等到實驗室建立以后，奧本海默就順理成章地成為了阿拉莫斯實驗室的第一任主任。
阿拉莫斯實驗室的建立是美國歷史上的一個重要的里程碑。同時它開啟了人類戰爭史的又一個里程碑—人類進入了核武器威懾時代。
在曼哈頓計劃期間，在實驗室秘密地工作著上千名科學家（他們只有一個通信地址，為新墨西哥州，圣塔菲市，郵箱1663），這里不乏有很多的諾貝爾獎的獲得者。當時實驗室同加州大學之間的合作關系只是暫時的，但是這種關系到了戰后仍保持了很長的一段時間。而一直到轟炸廣島和長崎時，當時加州大學的校長（羅伯特斯普羅爾）還不知道實驗室的主要目的是什么，還以為是要發明一種死光。加州大學校董會里只有時任美國財政部部長羅伯特安德西爾一個人真正知道實驗室的目的和地理位置，他當時負責戰時聯邦政府的合同和債務。
美國能源部對加州大學管理的實驗室非常的不滿，于是在2003年決定解除與加州大學的合同，以公開競標的方式對實驗室的管理及運作進行招標。盡管以前加州大學和實驗室之間有過很多次不愉快，但這一次加州大學第一次同其他的競標者同場競爭。它決定同貝希特爾公司，華盛頓國際集團和BWX科技公司一起建立一家公司來競標對實驗室的管理和運作，這就是由加州大學和貝希特爾公司主導的洛斯阿拉莫斯國家安全公司，當時的競爭對手為德州大學和洛克希德馬丁公司組建的公司。2005年12月，美國能源部宣布洛斯阿拉莫斯國家安全公司最終贏得了對實驗室的管理權，合同期限為7年。
二戰戰后，奧本海默退休，繼任者為諾里斯布萊克伯瑞，他的首要任務是使當初由手工攢起來的原子彈能夠被大批量地生產，同時核彈的操作不再需要由科學家的協助。此時，實驗室里的許多杰出的科學家們都選擇了離開，其中有一部分人后來成為了核武器發展的公然反對者。在50年代里，許多的科學家，其中包括羅伯特貝斯特爾博士，離開了阿拉莫斯實驗室加入了在圣迭戈的通用原子能公司。
2006年6月1日，加州大學結束了60年對實驗室的直接管理，管理權轉移到了新公司洛斯阿拉莫斯國家安全公司手中。95%的員工從新公司手中得到了新的再聘用合同。以前，實驗室的11位董事中有3位由加州大學直接任命，而適用加州大學各個分校和由它直接管理的2個國家實驗室（其中包括勞倫斯伯克利國家實驗室和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室）的規定將不再適用于阿拉莫斯實驗室，實驗室的主任將不再向加州大學校董會或主席匯報工作。此外實驗室的雇員將不再享受加州大學403B中規定的養老保險和其他保險，這些保險直接轉到阿拉莫斯實驗室的名下。對那些持有再聘用合同的人來說，兩者沒有太大的區別，但是對新雇用的人來說，實驗室不再保證同加州大學相似的保險項目，他們只能得到401K中規定的基本養老保險。
阿拉莫斯實驗室從建立起總共產生了12位主任，他們分別是
Robert Oppenheimer（1943年至1945年）
Norris Bradbury（1945年至1970年）
Harold Agnew（1970年至1979年）
Donald Kerr（1979年至1985年）
Siegfried Hecker（1985年至1997年）
John Browne（1997年至2003年）
George Peter Nanos（2003年至2005年）
Robert Kuckuck（2005年至2006年）
Michael Anastasio（2006年至2011年）
Charles F. McMillan（2011年至2017年）
Terry C. Wallace, Jr（2018年）
Thomas Mason（2018年至今）
實驗室是新墨西哥州最大的科研機構和雇主，它有12500正式雇員和3300名合同制人員。
除此之外，還有大約120名美國能源部的人負責實施聯邦對實驗室工作和運行的監督工作。
大約三分之一的科技人員為物理學家，五分之一的人為工程師，六分之一的人為化學家和材料專家，剩下的人為數學家，計算機工程師，生物學家，地理學家和其他領域的專家。大學教授和大學生們經常以訪問學者的身份參與實驗室的一些工程。
為了保持美國將來科技的領先地位，實驗室的科學家們同樣經常與大學和其他工業機構在基礎科學和應用科學的領域里進行廣泛地合作。阿拉莫斯實驗室一年的預算為22億美元。
冷戰結束后，國際政治格局的變化使得美國的核武器發展計劃不再是首要的任務，兩個實驗室為了應對這種變化在這方面進行了分工。阿拉莫斯實驗室的任務是利用計算機進行模擬核試驗和對國家核武庫的管理。通過利用實驗設施可以對核爆進行完全的模擬而不需要真正地引爆核彈。
自從建立以來，阿拉莫斯實驗室還負責氫彈及其他形式核武的設計和發展。1952年建立的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室就成了其名副其實的競爭者。美國政府的想法是通過競爭，來不斷發掘兩個實驗室在核武設計和發展的創新精神。兩個實驗室在美國國家實驗室系統內占據著首演的地位，共同承擔著設計美國核武庫里的各種核彈的重任。曼哈頓計劃后還實施了舍伍德計劃，包括基礎科學研究，粒子加速器的發展，生命物理，熱核聚變等等。美國的核試驗大部分是在馬紹爾群島和內華達州的核爆試驗場舉行的。
實驗室是一所由能源部與加利福尼亞大學聯合管理的多計劃研究機構。研究工作分兩大類，武器研究與非武器研究。
（1）武器研究
武器研究，包括開發滿足軍事需要的核彈頭、設計試驗先進技術方案，以及通過相關科學技術領域的實驗與理論研究，維持一項創新性武器研究計劃；
（2）非武器研究
非武器研究，包括核裂變、核聚變、中等物理加速、超導、生物醫學、非核能及基礎能源科學等。
（1）阿拉莫斯實驗室總共研制了3枚原子彈，第一枚為實驗彈，美國在1945年7月16日在新墨西哥州的阿拉莫戈多附近第一次成功地舉行了核試驗，代號“TRINITY”。另外兩枚的名字分別為“小男孩”和“胖子”，一個投到了廣島，另一個投到了長崎。
（2）2015年11月，洛斯阿拉莫斯國家實驗室宣布，聯手美國聯邦政府能源部下屬另外兩家國家實驗室，即勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和桑迪亞國家實驗室，組成“極端規模（計算）性能（研究）聯盟（APEX）”，從事“未來先進技術高性能計算系統的設計、購置和開發”。
（3）2023年，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究人員首次揭示了宇宙中的核裂變現象，他們發現了裂變的潛在特征，這表明自然界可能會產生超出元素周期表中最重元素的超重原子核。
在最近的幾年，實驗室也是丑聞纏身。1999年實驗室的華人科學家李文和被指控犯有59項濫用保密信息的罪名，其中包括將計算機模擬核試驗的秘密信息下載到硬盤上并將它們帶出實驗室。在歷經10個月的監禁后，李文和只承認了一項罪名，其他的58項指控被認為是純屬子虛烏有，當時，美國聯邦地區法院的法官詹姆斯派克因為監禁李文和，而向他道歉了。李文和曾在這段時間里被懷疑向中國泄露了核武秘密，但之后的調查證明了他的清白。2000年，兩個存有秘密文件的計算機硬盤在實驗室的保密區里不翼而飛，事后被發現在保密區里的一個彩色復印機后面。2003年，實驗室里兩個告密者宣稱在實驗室里存在著廣泛的偷盜現象，事后實驗室的主任約翰布勞恩和副主任將這兩個告密者解雇了，由于此件事情泄露，實驗室的兩個主任被迫辭職。此外發生在2000年的嚴重的森林大火將實驗室的幾幢大樓完全燒毀，其中包括員工公寓，實驗室為此不得不關閉了許多天。2004年7月，一份機密核武信息盤點清單揭露說，4個計算機硬盤丟失，其中發現兩個被違規地轉移到了其他的建筑物里，剩下的兩個至今沒有被找到。為此，實驗室的主任彼得納諾斯當及關閉了大部分的設施，并當眾訓斥在那里工作的科學家們對保密程序采取非常不嚴肅的態度。在實驗室8月份的內部月報里，他寫道，這種對規矩的蔑視必須被停止，為此，我不在乎開除多少人。他還繼續寫道，即使讓我只有10個人來運轉實驗室，那我也愿意。然而，在2005年1月的一份報告中發現，兩張硬盤實際上是庫存清單的錯誤，報告最后認為，12個條形碼給了一組硬盤，但實際上這一組只有10張，這兩個多出來的就被誤認為丟失，報告繼續說，所謂的丟失根本就不存在，同時保密信息遭到損害的現象也不存在。這次的事件反映出實驗室大部分的人對管理層的不信任，2005年5月，主任納諾斯離職。
當初進行公開招標的原因是美國能源部對實驗室的安全問題，保安問題和財政管理問題上的不滿，至于這種新合同對解決這些問題是否有效，有許多人在實驗室的博客上發表了不同的意見。此外也有不少人對貝希特爾公司缺乏運作上的透明度和作為一家私人公司對國家核武器設施的控制表達了關心。
在國家科學基金的支持下，阿拉莫斯實驗室同弗羅里達大學的兩個分校合作，共同管理著美國國家強磁場實驗室。他還是聯合基因學會的合作伙伴，學會坐落在加利福尼亞的WALNUT CREEK。1997年間建立的目的是將專業知識和資源整合，并投入到基因重組，DNA排序，基因科技的發展和信息科學這些項目中。這些項目的研究主要集中在美國的三大國家實驗室里，它們是勞倫斯伯克利國家實驗室，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和洛斯阿拉莫斯國家實驗室。
2022年3月24日，當地時間3月24日，俄羅斯國防部公布了美國國防部在烏克蘭從事軍事生物研究的最新文件分析結果。俄國防部稱，美國在烏克蘭的生物實驗項目的規模令人印象深刻，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室也參與了這些項目的技術支持，該實驗室曾在“曼哈頓計劃”中參與核武器研究。而所有的這些活動都是在五角大樓的完全控制下進行的。
全球十大頂級實驗室 NO.2
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