Наречен е на името на най-ярката звезда в нощното небе, Сириус е един от първите синхротронни източници на светлина от четвърто поколение в света и се намира в град Кампинас в щата Сао Пауло, Бразилия.
Най-сложното и най-голямо оборудване, изграждано някога в страната, "Сириус", ще позволи на учените да развиват гранични изследвания. Очакват се пробивни открития в различни области като енергетика, околна среда, здравеопазване и др. Сириус е проектиран така, че да има - също като звездата - най-ярката светлина от цялото оборудване от този вид. И е готов да бъде използван.
Сириус се намира в голяма частна институция, наречена Бразилски център за изследвания в областта на енергията и материалите (CNPEM), която е под надзора на бразилското Министерство на науката, технологиите и иновациите (MCTI).
Институцията управлява други четири национални лаборатории. Като институция с нестопанска цел, насочена към научноизследователска и развойна дейност, CNPEM има функцията да подкрепя иновациите в различни области като материали, здравеопазване, храни, околна среда, енергия и много други. CNPEM е в състояние да интегрира научни и технологични знания от всички свои национални лаборатории.
Работейки като (огромен) микроскоп, Сириус покрива голяма част от електромагнитния спектър, като светлината му се простира от инфрачервените вълни до ултравиолетовите и включва и рентгенови лъчи. Снабден с всичко това, Сириус ще може да разкрие много характеристики на материалите на молекулярно и атомно ниво и дори да изследва електронните структури.
Това дава възможност за мултидисциплинарни изследвания, които ще дадат отговор на академични и индустриални въпроси. За да се получи синхротронна светлина, заредени частици - като електрони - се ускоряват със скорост, близка до скоростта на светлината, по маршрут, контролиран от магнитни полета.
Днес в света има повече от едно съоръжение, аналогично на Сириус, като например Европейската синхротронна радиационна инсталация (ESRF), разположена във Франция. А преди "Сириус" институцията CNPEM използваше друго подобно оборудване - първия бразилски синхротронен източник на светлина, известен като UVX. много по-малък от Sirius, с висока надеждност и стабилност. Въпреки това, когато "Сириус" беше завършен, оборудването беше изключено. С течение на годините учените се нуждаели от повече информация, отколкото UVX можел да предостави, достигайки границите на физическото пространство и техническите му възможности.
В хронологичен план първото обсъждане на проекта "Сириус" е през 2003 г., когато проектът започва да се оформя. Изграждането на сградното съоръжение започва през 2015 г., а през 2018 г. то най-накрая е открито.
Въпреки че сградата е завършена, следващия етап на поставяне на цялото оборудване вътре е само началото.
За разлика от UVX, който може да анализира материали само на повърхностно ниво, генерираната от Сириус енергия може да проникне в твърди и солидни материали на дълбочина от сантиметри.
"Беше като да направиш снимка при слаба светлина - казва Антонио Хосе Роке да Силва, физик, директор на CNPEM и SIRIUS, в изявление за UVX. "Сириус" има по-голяма интензивност на светлината и поради това ще заснема по-бързо, като филм вместо снимка".
Сириус ще има два пъти повече енергия и 360 пъти по-малко излъчване, което ще доведе до различни честоти на светлината, милиард пъти по-ярки от UVX.
Що се отнася до начина на работа на оборудването, това е основната структура на Сириус:
Базовата структура на Синхротронния източник на светлина се състои основно от два основни комплекта ускорители на частици, а именно Система за впръскване и Пръстен за съхранение.
Системата за впръскване включва линейния ускорител, или Линак, и инжекторния синхротрон, или Бустер.
Заедно те имат ролята да произвеждат електронен сноп и да го ускоряват, докато достигне нивото на енергия, необходимо за работа в пръстена за съхранение.
Освен това са включени две транспортни линии, едната от които пренася електронния сноп от линака към ускорителя, а другата - от ускорителя към пръстена за съхранение.
Линакът произвежда токов импулс по импулсен начин, по-точно два пъти в секунда, след което полученият токов импулс се инжектира в бустера.
След като попадне в ускорителя, електронният сноп се ускорява, докато достигне необходимото ниво на енергия, за да бъде инжектиран в пръстена за съхранение.
От своя страна, пръстенът за съхранение, който е основният ускорител, отговорен за поддържането на електронния сноп, съхраняван за дълги периоди от време, е мястото, където накрая се произвежда синхротронната светлина.
Освен това, за да се контролира маршрутът на електронния лъч, ще се използва комбинация от различни магнити, създаващи магнитно поле, или магнитна решетка, за да се поддържа фокусът и да се коригира маршрутът на електронния лъч.
В крайна сметка синхротронната светлина ще бъде на разположение в експериментални станции, разположени около пръстена за съхранение, наречени Beamlines (лъчеви линии) - там учените ще поставят своите проби от материали и ще получават данни за по-нататъшното им изучаване.
Изображението по-горе - достъпно на уебсайта на CNPEM - показва илюстрация на SIRIUS, където пръстенът за съхранение, представен със синия кръг, има обиколка от около 518 метра, докато бустерът, показан в оранжево, е около 496 метра.
Линак, от друга страна, е много по-малък - само 32 метра, представени с розовата линия.
По този начин тези синхротронни източници на светлина от четвърто поколение ще помогнат на учените да навлязат по-дълбоко - буквално - в своите изследвания, като получат пространство и по-добри инструменти за анализ на сложни теми.
Например по-усъвършенстваният анализ на почвата ще увеличи знанията за разработването на торове, което ще доведе до производството на по-малко токсични селскостопански продукти, което ще е от полза за човешкото здраве и околната среда.
По същия начин Sirius ще позволи на учените да разработват нови материали благодарение на по-пълното изучаване на структурата на наночастиците.
На 21 октомври 2020 г. първата лъчева линия на Сириус, наречена Манака, беше открита за научноизследователска употреба. Тази линия е предназначена да се фокусира върху макромолекулите, изучавайки протеините и техните взаимодействия с лекарствата.
В бъдеще ще бъдат отворени за използване още пет лъчеви линии, наречени Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê и Mogno. Всяка от тях ще се фокусира върху специфичен вид анализ. Днес тези лъчеви линии са в напреднал етап на инсталиране, а до края на 2021 г. някои от тях трябва да бъдат завършени.
Общо структурата на Sirius ще има 14 работни станции. Цялостният проект включва още седем лъчеви линии, които се очаква да бъдат открити през 2021 г. Броят на лъчевите линии обаче може да бъде постепенно разширяван, като достигне до 40 експериментални станции.
Вижте видеоклип за изграждането на Sirius тук, с препоръки и обяснения директно от участващите инженери.
Можете да посетите и Официален уебсайт на CNPEM която съдържа цялата информация за проектът SIRIUS.
В крайна сметка, Сириус има очаквания не само за бразилските учени, но и за напредъка в научните изследвания по целия свят. Напред в науката!
Освен това знаете ли, че можете да качите снимка от компютъра си и да я използвате в инфографиката си? Да, можете!
Ето как направих инфографиката в тази статия! Много яко, нали?
Така че нека отидем в Mind the Graph, и започнете да ново творение!
Абонирайте се за нашия бюлетин
Ексклузивно висококачествено съдържание за ефективни визуални
комуникация в областта на науката.
Bulgarian 
English 
Chinese 
Czech 
Dutch 
French 
German 
Italian 
Indonesian 
Japanese 
Korean 
Polish 
Portuguese 
Russian 
Spanish 
Turkish 
Ukrainian 
Swedish 
Romanian 
Finnish 
Greek 
Hungarian 
Norwegian 
Danish 
Estonian 
Slovenian 
Lithuanian 
Latvian 
Slovak