SIRIUS：世界一明るいシンクロトロン光

夜空で最も明るい星にちなんで名づけられました。シリウスは、ブラジルのサンパウロ州カンピーナス市にある世界初の第4世代放射光源の一つです。

シリウスは、これまでで最も複雑で大規模な装置であり、科学者たちが最先端の研究を展開することを可能にします。エネルギー、環境、健康など、さまざまな分野で画期的な発見が期待されています。シリウスは、星と同じように、この種の装置の中で最も明るい光を持つように設計されています。そして、すぐにでも使うことができます。

シリウスは、ブラジル科学技術革新省（MCTI）の監督下にあるブラジルエネルギー・材料研究センター（CNPEM）という大きな民間機関に置かれています。

この機関は、他の4つの国立研究所を動かしています。研究開発に特化した非営利機関であるCNPEMは、材料、健康、食品、環境、エネルギーなど、さまざまな分野のイノベーションを支援する機能を備えている。CNPEMは、すべての国立研究所の科学技術知識を統合することができる。

シリウスは、赤外線から紫外線、X線まで、電磁波の広い範囲をカバーする巨大な顕微鏡のような装置です。シリウスは、分子・原子レベルで物質の性質を明らかにし、電子構造まで調べることができるのです。

これにより、学術的・産業的な疑問に答える学際的な研究が可能になる。放射光を発生させるためには、電子などの荷電粒子を磁場によって制御された経路で光速に近い速さで加速させる。

現在、シリウスに類似した装置は、フランスにある欧州放射光施設（ESRF）のように、世界に1つ以上ある。シリウス以前には、CNPEMという機関が、ブラジル初の放射光源であるUVXという同様の装置を使用していた。シリウスよりはるかに小型で、信頼性・安定性が高い。しかし、シリウスが終了すると、装置は停止してしまった。長年にわたり、科学者たちはUVXが提供できる以上の情報を必要とし、物理的なスペースや技術的な能力の限界に達していた。

時系列で見ると、シリウス計画の最初の議論は2003年で、プロジェクトが具体化し始めた。2015年に建築施設の建設が始まり、2018年、ついに落成した。

建物は完成していたものの次の段階として、すべての機器を内部に入れるは始まったばかりだった。

表面的な分析しかできなかったUVXとは異なり、シリウスで生成されたエネルギーは、硬い物質や固い物質にも数センチ単位で浸透することができるのです。

"それは低照度の写真を撮るようだった - アントニオ・ジョゼ・ロケ・ダ・シルバ、物理学者、CNPEM と SIRIUS のディレクター UVX についての声明で言います。「シリウスより多くの光の強度を持っているし、そのためより高速な方法で、写真の代わりに映画のようにキャプチャされます」.

シリウスはUVXの2倍のエネルギーと360倍のエミッタンスを持ち、異なる周波数の光を10億倍も明るくします。

機器の仕組みについては、これがシリウスの基本構造です。

シンクロトロン光源の基本構造は、基本的に2つの主要な粒子加速器セットで構成されています。 インジェクションシステム とのことです。 蓄積リング.

入射装置には、線形加速器（リニアック）と入射器シンクロトロン（ブースター）があります。

この2つは、電子ビームを生成し、蓄積リングで動作するのに必要なエネルギーレベルに達するまで加速する役割を担っている。

さらに、リニアックからブースターへ、ブースターから蓄積リングへ電子ビームを輸送する2つの輸送ラインが含まれています。

リニアックでは、パルス状の電流パルス、具体的には1秒間に2回パルスを発生させ、発生した電流パルスをブースターに入射させる。

ブースターで電子ビームを加速し、蓄積リングに入射するのに必要なエネルギー量に達するまで加速する。

そして、主加速器である蓄積リングは、蓄積された電子ビームを長時間維持する役割を担い、最終的に放射光を発生させる場所である。

さらに、電子ビームのルートを制御するために、磁場を発生させる異なる磁石の組み合わせ、つまり磁気ラティスを使用して、焦点を維持し、電子ビームのルートを修正する予定である。

最終的には、蓄積リングの周囲に設置されたビームラインと呼ばれる実験ステーションで放射光を利用できるようになります。ここでは、科学者が材料サンプルを置き、さらに研究するためのデータを作成することになります。

上の画像はCNPEMのウェブサイトに掲載されているSIRIUSのイラストで、青い丸で示された蓄積リングの周囲は約518m、オレンジで示されたブースターは約496mである。

一方、リニアックはピンクの線で示すように32メートルと、かなり小さいサイズです。

このように、第4世代の放射光源は、科学者が研究を文字通り深化させ、複雑なテーマを分析するためのスペースと優れたツールを獲得するのに役立ちます。

例えば、土壌分析がより高度になれば、肥料の開発に関する知識が増え、毒性の低い農産物の生産につながり、人の健康や環境に貢献することになるでしょう。

同様に、シリウスは、ナノ粒子の構造をより完全に研究することで、科学者が新しい材料を開発することも可能にします。

2020年10月21日、シリウス初のビームライン「Manacá」が研究利用に開放された。このラインは、高分子に焦点を当て、タンパク質や薬との相互作用を研究することを目的としています。

今後、カルナウバ、カテレッテ、エマ、イペー、モグノの5つのビームラインが利用可能になる予定です。それぞれ、特定の分析に特化したビームラインとなります。現在、これらのビームラインは設置が進んでおり、2021年末までには、いくつかのビームラインが完成する予定です。

シリウス構造体には、合計で14のワーキングステーションが設置される予定です。プロジェクト全体では、他に7つのビームラインがあり、2021年に開設される予定です。しかし、ビームラインの数は徐々に拡大することが可能で、最大で40の実験ステーションに達します。

シリウス建設について動画で確認するこれを、当事者である技術者が直接体験談や解説を交えて紹介します。

また、以下のサイトもご覧ください。 CNPEM公式サイトに関するすべての情報を持っています。 SIRIUSプロジェクト.

シリウスは、ブラジルの科学者だけでなく、世界中の研究者の期待を集めているのです。がんばれ、科学者

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SIRIUS：ブラジルで最も輝く星

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