Nimetati öise taeva kõige heledama tähe järgi, Sirius on üks esimesi neljanda põlvkonna sünkrotronvalgusallikaid maailmas ja asub Campinase linnas São Paulo osariigis Brasiilias.
Kõige keerulisem ja suurim seade, mis on kunagi ehitatud riigis, Sirius, võimaldab teadlastel arendada eesliiniuuringuid. Läbimurdvaid avastusi oodatakse muu hulgas sellistes valdkondades nagu energeetika, keskkond ja tervishoid. Sirius on projekteeritud nii, et tal on - nagu tähega - kõige eredam valgus kõikidest omataolistest seadmetest. Ja see on valmis kasutamiseks.
Sirius asub suures eraõiguslikus asutuses, mida nimetatakse Brasiilia energia- ja materjalialaste uuringute keskuseks (CNPEM), mis on Brasiilia teadus-, tehnoloogia- ja innovatsiooniministeeriumi (MCTI) järelevalve all.
Institutsioon juhib teisi nelja riiklikku laborit. Kuna CNPEM on teadus- ja arendustegevusele keskendunud mittetulundusasutus, on tema ülesanne toetada innovatsiooni erinevates valdkondades, nagu materjalid, tervishoid, toit, keskkond, energeetika ja palju muud. CNPEM on võimeline integreerima kõigi oma riiklike laborite teaduslikke ja tehnoloogilisi teadmisi.
Sirius töötab nagu (tohutu) mikroskoop ja katab suure osa elektromagnetilise spektri ulatusest, selle valgus ulatub infrapunasest lainetest kuni ultraviolettkiirguse laineteni ja hõlmab ka röntgenkiirgust. Selle kõigega varustatud Sirius suudab paljastada paljusid materjalide omadusi molekulaar- ja aatomitasandil ning isegi uurida elektroonilisi struktuure.
See võimaldab multidistsiplinaarseid teadusuuringuid, mis annavad vastuse akadeemilistele ja tööstuslikele küsimustele. Sünkrotronvalguse tekitamiseks kiirendatakse laetud osakesi - näiteks elektrone - magnetväljade abil juhitaval teel valguse kiiruse lähedale.
Tänapäeval on maailmas rohkem kui üks Siriusega analoogne seade, näiteks Prantsusmaal asuv Euroopa sünkrotronkiirguse rajatis (ESRF). Ja enne Siriust kasutas asutus CNPEM veel üht sarnast seadet, Brasiilia esimest sünkrotronvalgusallikat - tuntud kui UVX -. palju väiksem kui Sirius, suure töökindluse ja stabiilsusega. Kui Sirius aga valmis, lülitati seadmed välja. Aastate jooksul vajasid teadlased rohkem teavet, kui UVX suutis pakkuda, jõudes oma füüsilise ruumi ja tehniliste võimaluste piirini.
Ajaliselt oli esimene arutelu Siriuse projekti üle 2003. aastal, mil projekt hakkas kuju võtma. Ehitusrajatise ehitamine algas 2015. aastal ja 2018. aastal sai see lõpuks sisse pühitsetud.
Kuigi hoone oli valmis, järgmine etapp, kus kõik seadmed pannakse sisse oli alles algus.
Erinevalt UVX-ist, mis suutis analüüsida materjale ainult pinnapealsel tasandil, suudab Siriuse toodetud energia tungida kõvadesse ja tahketesse materjalidesse sentimeetri sügavuseni.
"See oli justkui hämaras pildistamine - ütleb Antonio José Roque da Silva, füüsik, CNPEMi ja SIRIUSi direktor, UVXi kohta tehtud avalduses. "Siriusel on suurem valgusintensiivsus ja selle tõttu jäädvustab see kiiremini, nagu filmi asemel foto".
Siriusel on kaks korda rohkem energiat ja 360 korda vähem emissioonitugevust, mis toob kaasa valguse eri sagedused, mis on miljard korda heledamad kui UVX.
Seoses sellega, kuidas seadmed töötavad, on see Siriuse põhistruktuur:
Sünkrotronvalgusallika põhistruktuur koosneb sisuliselt kahest suuremast osakeste kiirendite komplektist, milleks on Süstamissüsteem ja Säilitamisrõngas.
Injektsioonisüsteemi kuuluvad lineaarkiirendi ehk linakiirendi ja injektsioonisünkrotron ehk võimendi.
Mõlemal on koos ülesanne toota elektronikiirgust ja kiirendada seda, kuni see saavutab salvestusringis töötamiseks vajaliku energiataseme.
Lisaks sellele on kaks transpordiliini, millest üks kannab elektronkiirte voolikoguse Linacist Boosterisse ja teine Boosterist Storage Ringi.
Linac toodab vooluimpulsi impulsside kaupa, täpsemalt kaks korda impulssi sekundis, ja seejärel süstitakse toodetud vooluimpulss Boosterisse.
Boosterisse jõudes kiirendatakse elektronkiirgust, kuni see saavutab vajaliku energiataseme, mis on vajalik salvestusrõngasse süstimiseks.
Säilitamisrõngas, mis on peamine kiirendi, vastutab pikaks ajaks salvestatud elektronkiirte säilitamise eest, on omakorda koht, kus sünhrotronvalgus lõpuks toodetakse.
Lisaks sellele kasutatakse elektronkiire marsruudi kontrollimiseks erinevate magnetvälja tekitavate magnetite ehk magnetvõrede kombinatsiooni, et säilitada fookus ja korrigeerida elektronkiire marsruuti.
Lõpuks on sünkrotronvalgus kättesaadav eksperimentaaljaamades, mis asuvad ümber hoidmisrõnga, mida nimetatakse Beamline'iks - sinna paigutavad teadlased oma materjaliproovid ja toodavad andmeid nende edasiseks uurimiseks.
Ülaltoodud pildil - mis on kättesaadav CNPEMi veebisaidil - on kujutatud SIRIUSe illustratsioon, kus sinise ringiga kujutatud salvestusringi ümbermõõt on umbes 518 meetrit, samas kui oranžiga kujutatud Booster on umbes 496 meetrit.
Linac on seevastu palju väiksem, vaid 32 meetrit, mida kujutab roosa joon.
Seega aitavad need neljanda põlvkonna sünkrotronvalgusallikad teadlastel oma uurimistöös sõna otseses mõttes sügavamale minna, saades ruumi ja paremaid vahendeid keeruliste teemade analüüsimiseks.
Näiteks täiustatud mullaanalüüs suurendab teadmisi väetiste väljatöötamise kohta, mis toob kaasa vähem toksiliste põllumajandustoodete tootmise, millest on kasu inimeste tervisele ja keskkonnale.
Samuti võimaldab Sirius teadlastel arendada uusi materjale tänu nanoosakeste struktuuri täielikumale uurimisele.
21. oktoobril 2020 avati esimene Siriuse kiirgusliin nimega Manacá teadusuuringute tarbeks. See liin on mõeldud keskenduma makromolekulidele, uurides valke ja nende koostoimeid ravimitega.
Tulevikus avatakse kasutamiseks veel viis kiirgusliini, mille nimed on Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê ja Mogno. Igaüks neist keskendub konkreetsele analüüsiliigile. Praegu on nende kiirgusliinide paigaldamine kaugelearenenud ja 2021. aasta lõpuks peaks osa neist olema lõpetatud.
Kokku on Siriuse struktuuris 14 tööjaama. Täielik projekt hõlmab veel seitse kiirgusliini, mis avatakse eeldatavasti 2021. aastal. Kiirgusliinide arvu saab aga järk-järgult laiendada, ulatudes kuni 40 katsejaamani.
Vaadake videot Siriuse ehituse kohta siin, koos tunnistuste ja selgitustega otse asjaomastelt inseneridelt.
Ja samuti võite külastada CNPEM ametlik veebisait mis sisaldab kogu teavet projekt SIRIUS.
Lõpuks ei ole Siriusel ootusi mitte ainult Brasiilia teadlastele, vaid põnevus teadusuuringute edusammude suhtes ulatub üle kogu maailma. Go science!
Kas teadsite, et saate oma arvutist pildi üles laadida ja seda oma infograafias kasutada? Jah, saate!
Nii tegin ma oma infograafika selles artiklis! Väga lahe, eks?
Niisiis, lähme Mind the Graph, ja alustage oma uus looming!
Tellige meie uudiskiri
Eksklusiivne kvaliteetne sisu tõhusa visuaalse
teabevahetus teaduses.
Estonian 
English 
Chinese 
Czech 
Dutch 
French 
German 
Italian 
Indonesian 
Japanese 
Korean 
Polish 
Portuguese 
Russian 
Spanish 
Turkish 
Ukrainian 
Swedish 
Romanian 
Bulgarian 
Finnish 
Greek 
Hungarian 
Norwegian 
Danish 
Slovenian 
Lithuanian 
Latvian 
Slovak