Pojmenován podle nejjasnější hvězdy na noční obloze, Sirius je jedním z prvních synchrotronových zdrojů světla čtvrté generace na světě a nachází se ve městě Campinas v brazilském státě São Paulo.
Nejsložitější a největší zařízení, jaké kdy bylo v zemi postaveno, Sirius, umožní vědcům rozvíjet hraniční výzkum. Očekávají se průlomové objevy v různých oblastech, jako je energetika, životní prostředí a zdraví. Sirius je navržen tak, aby měl - stejně jako hvězda - nejjasnější světlo ze všech zařízení svého druhu. A je připraven k použití.
Sirius je umístěn ve velké soukromé instituci s názvem Brazilské centrum pro výzkum energie a materiálů (CNPEM), která spadá pod brazilské ministerstvo pro vědu, technologie a inovace (MCTI).
Instituce řídí další čtyři národní laboratoře. Jako nezisková instituce zaměřená na výzkum a vývoj má CNPEM za úkol podporovat inovace v různých oblastech, jako jsou materiály, zdraví, potraviny, životní prostředí, energie a mnoho dalších. CNPEM je schopna integrovat vědecké a technologické poznatky ze všech svých národních laboratoří.
Sírius funguje jako (obrovský) mikroskop a pokrývá velkou část elektromagnetického spektra, jeho světlo sahá od infračervených vln až po ultrafialové a zahrnuje také rentgenové záření. Díky tomu všemu bude Sirius schopen odhalit mnoho materiálových charakteristik na molekulární a atomární úrovni, a dokonce zkoumat elektronické struktury.
To umožňuje multidisciplinární výzkum, který odpoví na akademické i průmyslové otázky. Aby bylo možné vytvořit synchrotronové světlo, jsou nabité částice - například elektrony - urychlovány na rychlost blízkou rychlosti světla v trase řízené magnetickým polem.
V současné době existuje na světě více zařízení podobných Síriu, například Evropské synchrotronové radiační zařízení (ESRF) ve Francii. A před Siriusem využívala instituce CNPEM jiné podobné zařízení, první brazilský synchrotronový zdroj světla - známý jako UVX -. mnohem menší než Sirius, s vysokou spolehlivostí a stabilitou. Po dokončení projektu Sirius však bylo zařízení vypnuto. V průběhu let vědci potřebovali více informací, než jim UVX mohl poskytnout, a dosáhli jeho fyzických prostorových a technických možností.
Podle časové osy se o projektu Sirius začalo poprvé mluvit v roce 2003, kdy se projekt začal formovat. Výstavba objektu byla zahájena v roce 2015 a v roce 2018 byl konečně slavnostně otevřen.
Přestože byla budova dokončena, další fáze umístění veškerého vybavení uvnitř teprve začínal.
Na rozdíl od UVX, který dokázal analyzovat materiály pouze na povrchové úrovni, je energie generovaná přístrojem Sirius schopna proniknout do tvrdých a pevných materiálů do hloubky několika centimetrů.
"Bylo to jako pořizovat snímky při slabém osvětlení - říká Antonio José Roque da Silva, fyzik, ředitel CNPEM a SIRIUS v prohlášení o UVX. "Sirius má větší intenzitu světla a díky tomu bude snímat rychleji, jako film místo fotografie".
Sírius bude mít dvakrát větší energii a 360krát menší emisivitu, což povede k různým frekvencím světla, které bude miliardkrát jasnější než UVX.
Pokud jde o fungování zařízení, je to základní struktura Sirius:
Základní struktura synchrotronového zdroje světla se v podstatě skládá ze dvou hlavních souborů urychlovačů částic, a to Vstřikovací systém a Úložný kroužek.
Injekční systém zahrnuje lineární urychlovač neboli Linac a injektorový synchrotron neboli Booster.
Obě zařízení společně vytvářejí svazek elektronů a urychlují jej, dokud nedosáhne úrovně energie potřebné pro práci v úložném kruhu.
Kromě toho jsou zahrnuty dvě transportní linky, z nichž jedna přenáší svazek elektronů z linaku do boosteru a druhá z boosteru do úložného prstence.
Linac vytváří proudový puls pulzním způsobem, konkrétně dvakrát za sekundu, a následně je vytvořený proudový puls vstříknut do boosteru.
Jakmile se paprsky elektronů dostanou do posilovače, jsou urychlovány, dokud nedosáhnou úrovně energie potřebné k jejich vstříknutí do úložného prstence.
V úložném prstenci, který je hlavním urychlovačem a který je zodpovědný za dlouhodobé udržování uloženého svazku elektronů, se nakonec vytváří synchrotronové světlo.
Kromě toho se k řízení trasy elektronového svazku použije kombinace různých magnetů vytvářejících magnetické pole - neboli magnetická mřížka - k udržení ohniska a korekci trasy elektronového svazku.
Nakonec bude synchrotronové světlo k dispozici v experimentálních stanicích rozmístěných kolem Storage Ring, tzv. Beamlines - zde budou vědci umisťovat vzorky materiálů a získávat data pro jejich další studium.
Na obrázku výše - který je k dispozici na webových stránkách CNPEM - je znázorněn SIRIUS, kde má úložný prstenec znázorněný modrým kruhem obvod asi 518 metrů, zatímco posilovač zobrazený oranžovou barvou má asi 496 metrů.
Linac je naproti tomu mnohem menší, má pouze 32 metrů, což je znázorněno růžovou čarou.
Tyto synchrotronové zdroje světla čtvrté generace tak pomohou vědcům jít ve výzkumu doslova do hloubky a získat prostor a lepší nástroje pro analýzu složitých témat.
Pokročilejší analýza půdy například rozšíří znalosti o vývoji hnojiv, což povede k výrobě méně toxických zemědělských produktů, které budou prospěšné pro lidské zdraví a životní prostředí.
Stejně tak Sirius umožní vědcům vyvíjet nové materiály díky úplnějšímu studiu struktury nanočástic.
Dne 21. října 2020 byla pro výzkumné účely otevřena první svazková linka Sirius s názvem Manacá. Tato linka se má zaměřit na makromolekuly, studium proteinů a jejich interakcí s léky.
V budoucnu bude otevřeno dalších pět paprskových linek s názvy Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê a Mogno. Každá z nich bude zaměřena na určitý typ analýzy. V současné době jsou tyto beamlines v pokročilé fázi instalace a do konce roku 2021 by měly být některé z nich dokončeny.
Celkem bude mít struktura Sirius 14 pracovních stanic. Kompletní projekt zahrnuje sedm dalších paprskových linek, jejichž otevření se očekává v roce 2021. Počet beamlines se však může postupně rozšiřovat a dosáhnout až 40 experimentálních stanic.
Podívejte se na video o stavbě Sirius zde, s referencemi a vysvětleními přímo od zúčastněných inženýrů.
A také můžete navštívit Oficiální webové stránky CNPEM který obsahuje všechny informace o projekt SIRIUS.
Nakonec Sirius vzbuzuje očekávání nejen u brazilských vědců, ale nadšení z pokroků ve výzkumu se šíří po celém světě. Do toho věda!
Navíc víte, že můžete nahrát obrázek z počítače a použít ho v infografice? Ano, můžete!
Takto jsem vytvořil infografiku v tomto článku! Moc pěkné, že?
Přejděme tedy na Mind the Grapha začněte nové stvoření!
Přihlaste se k odběru našeho newsletteru
Exkluzivní vysoce kvalitní obsah o efektivním vizuálním
komunikace ve vědě.
