Nimetty yötaivaan kirkkaimman tähden mukaan, Sirius on yksi maailman ensimmäisistä neljännen sukupolven synkrotronivalonlähteistä, ja se sijaitsee Campinasin kaupungissa São Paulon osavaltiossa Brasiliassa.
Monimutkaisin ja suurin maassa koskaan rakennettu laite, Sirius, antaa tutkijoille mahdollisuuden kehittää pioneeritutkimusta. Läpimurtokeksintöjä odotetaan muun muassa energian, ympäristön ja terveyden aloilla. Sirius on suunniteltu siten, että siinä on - tähden tavoin - kaikista tämäntyyppisistä laitteista kirkkain valo. Ja se on valmis käytettäväksi.
Sirius on sijoitettu Brasilian tiede-, teknologia- ja innovaatioministeriön (MCTI) alaisuudessa toimivan Brasilian energia- ja materiaalitutkimuskeskuksen (CNPEM) suureen yksityiseen laitokseen.
Laitos ohjaa muita neljää kansallista laboratoriota. CNPEM on voittoa tavoittelematon laitos, joka keskittyy tutkimukseen ja kehitykseen, ja sen tehtävänä on tukea innovointia eri aloilla, kuten materiaaleissa, terveydenhuollossa, elintarvikkeissa, ympäristössä ja energiassa. CNPEM pystyy yhdistämään kaikkien kansallisten laboratorioidensa tieteellistä ja teknologista tietämystä.
Sirius toimii (valtavan) mikroskoopin tavoin ja kattaa suuren osan sähkömagneettisesta spektristä, sen valo ulottuu infrapuna-aalloista ultraviolettiin ja sisältää myös röntgensäteilyä. Kaikilla näillä ominaisuuksilla varustettuna Sirius pystyy paljastamaan monia materiaalien ominaisuuksia molekyyli- ja atomitasolla ja jopa tutkimaan elektronisia rakenteita.
Tämä mahdollistaa monitieteisen tutkimuksen, joka antaa vastauksia akateemisiin ja teolliseen kysymyksiin. Synkrotronivalon tuottamiseksi varattuja hiukkasia - kuten elektroneja - kiihdytetään valonnopeuden tuntumassa magneettikenttien ohjaamalla reitillä.
Nykyään maailmassa on useampi kuin yksi Siriusta vastaava laite, kuten Ranskassa sijaitseva Euroopan synkrotronisäteilyn tutkimuslaitos (ESRF). Ennen Siriusta CNPEM-laitos käytti toista vastaavaa laitetta, Brasilian ensimmäistä synkrotronivalonlähdettä, joka tunnetaan nimellä UVX - paljon pienempi kuin Sirius ja erittäin luotettava ja vakaa. Kun Sirius kuitenkin valmistui, laitteet sammutettiin. Vuosien mittaan tutkijat tarvitsivat enemmän tietoa kuin UVX pystyi tarjoamaan, ja sen fyysisen tilan ja teknisen kapasiteetin rajat tulivat vastaan.
Aikajanalla Sirius-hankkeesta keskusteltiin ensimmäisen kerran vuonna 2003, jolloin hanke alkoi muotoutua. Rakennuslaitoksen rakentaminen alkoi vuonna 2015, ja vuonna 2018 se lopulta vihittiin käyttöön.
Vaikka rakennus oli valmis, seuraava vaihe, jossa kaikki laitteet sijoitetaan sisälle oli vasta alussa.
Toisin kuin UVX, joka pystyi analysoimaan materiaaleja vain pinnallisella tasolla, Siriuksen tuottama energia pystyy tunkeutumaan koviin ja kiinteisiin materiaaleihin jopa senttimetrien syvyyteen.
"Se oli kuin ottaisi kuvan hämärässä - sanoo Antonio José Roque da Silva, fyysikko, johtaja CNPEM ja SIRIUS lausunnossaan UVX. "Siriuksessa on enemmän valon voimakkuutta, ja sen vuoksi se kuvaa nopeammin, kuin elokuvaa valokuvan sijaan".
Siriuksella on kaksi kertaa enemmän energiaa ja 360 kertaa vähemmän emittanssia, mikä johtaa valon eri taajuuksiin, jotka ovat miljardi kertaa UVX:ää kirkkaampia.
Laitteiston toiminnasta voidaan todeta, että tämä on Siriuksen perusrakenne:
Synkrotronivalonlähteen perusrakenne koostuu pääasiassa kahdesta suuresta hiukkaskiihdyttimestä, jotka ovat seuraavat Ruiskutusjärjestelmä ja Säilytysrengas.
Injektiojärjestelmään kuuluvat lineaarikiihdytin eli Linac ja injektorisynkrotroni eli Booster.
Molemmat yhdessä tuottavat elektronisuihkun ja kiihdyttävät sitä, kunnes se saavuttaa varastointirenkaassa toimimiseen tarvittavan energiatason.
Lisäksi mukana on kaksi kuljetuslinjaa, joista toinen siirtää elektronisuihkun linacista boosteriin ja toinen boosterista varastointirenkaaseen.
Linac tuottaa virtapulssin pulssimaisesti, tarkemmin sanottuna kaksi pulssia sekunnissa, ja sitten tuotettu virtapulssi syötetään Boosteriin.
Boosterissa elektronisäteet kiihdytetään, kunnes ne saavuttavat tarvittavan energiatason, jotta ne voidaan ruiskuttaa varastointirenkaaseen.
Varastorengas, joka on pääkiihdytin, on puolestaan vastuussa elektronisuihkun pitkäaikaisesta säilyttämisestä ja jossa synkrotronivalo lopulta tuotetaan.
Lisäksi elektronisuihkun reitin hallitsemiseksi käytetään magneettikenttää tuottavien eri magneettien yhdistelmää eli magneettiristikkoa, jolla ylläpidetään fokusta ja korjataan elektronisuihkun reittiä.
Lopulta synkrotronivalo on käytettävissä varastointirenkaan ympärillä sijaitsevissa koeasemissa, joita kutsutaan Beamlineiksi - sinne tutkijat sijoittavat materiaalinäytteitä ja tuottavat tietoa niiden jatkotutkimusta varten.
Yllä olevassa kuvassa - joka on saatavilla CNPEM:n verkkosivuilta - on SIRIUSin kuva, jossa sinisellä ympyrällä esitetyn varastointirenkaan ympärysmitta on noin 518 metriä, kun taas oranssilla esitetyn Boosterin ympärysmitta on noin 496 metriä.
Linacin koko on sitä vastoin paljon pienempi, vain 32 metriä (vaaleanpunainen viiva).
Näin ollen nämä neljännen sukupolven synkrotronivalonlähteet auttavat tutkijoita menemään syvemmälle - kirjaimellisesti - tutkimustyössään ja saamaan tilaa ja parempia välineitä monimutkaisten aiheiden analysointiin.
Esimerkiksi kehittyneemmät maaperäanalyysit lisäävät tietämystä lannoitteiden kehittämisestä, mikä johtaa vähemmän myrkyllisten maataloustuotteiden tuotantoon, mikä hyödyttää ihmisten terveyttä ja ympäristöä.
Samoin Sirius antaa tutkijoille mahdollisuuden kehittää uusia materiaaleja, koska nanohiukkasten rakenteita voidaan tutkia perusteellisemmin.
21. lokakuuta 2020 avattiin ensimmäinen Sirius-sädelinja nimeltä Manacá tutkimuskäyttöön. Tämän linjan tarkoituksena on keskittyä makromolekyyleihin, tutkia proteiineja ja niiden vuorovaikutusta lääkkeiden kanssa.
Tulevaisuudessa käyttöön otetaan vielä viisi muuta sädelinjaa, jotka ovat Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê ja Mogno. Kukin niistä keskittyy tietyntyyppiseen analyysiin. Tällä hetkellä näiden sädelinjojen asennustyöt ovat pitkällä, ja vuoden 2021 loppuun mennessä osa niistä on tarkoitus saada valmiiksi.
Sirius-rakenteessa on yhteensä 14 työasemaa. Koko hankkeeseen kuuluu seitsemän muuta sädelinjaa, jotka on tarkoitus avata vuonna 2021. Sädelinjojen määrää voidaan kuitenkin asteittain laajentaa jopa 40 koeasemaan.
Katso video Siriuksen rakentamisesta täällä, jossa on suosituksia ja selityksiä suoraan asianosaisilta insinööreiltä.
Ja voit myös vierailla CNPEM:n virallinen verkkosivusto jossa on kaikki tiedot SIRIUS-hanke.
Loppujen lopuksi Siriuksella on odotuksia paitsi brasilialaisille tiedemiehille, myös koko maailmalle, sillä tutkimuksen edistysaskeleet herättävät innostusta kaikkialla maailmassa. Hyvä tiede!
Tiesitkö, että voit ladata kuvan tietokoneeltasi ja käyttää sitä infografiikassasi? Kyllä, voit!
Näin tein tämän artikkelin infograafin! Eikö olekin siistiä?
Mennään siis Mind the Graphja käynnistä uusi luomus!
Tilaa uutiskirjeemme
Eksklusiivista korkealaatuista sisältöä tehokkaasta visuaalisesta
tiedeviestintä.
Finnish 
English 
Chinese 
Czech 
Dutch 
French 
German 
Italian 
Indonesian 
Japanese 
Korean 
Polish 
Portuguese 
Russian 
Spanish 
Turkish 
Ukrainian 
Swedish 
Romanian 
Bulgarian 
Greek 
Hungarian 
Norwegian 
Danish 
Estonian 
Slovenian 
Lithuanian 
Latvian 
Slovak