Nosaukts pēc spožākās zvaigznes nakts debesīs, Sirius ir viens no pirmajiem ceturtās paaudzes sinhrotroniskās gaismas avotiem pasaulē, kas atrodas Kampinasas pilsētā Sanpaulu štatā, Brazīlijā.
Sarežģītākā un lielākā iekārta, kāda jebkad būvēta valstī, - Sirius - ļaus zinātniekiem attīstīt progresīvus pētījumus. Gaidāmi izrāviena atklājumi dažādās jomās, piemēram, enerģētikā, vides un veselības jomā. Sirius ir projektēts tā, lai tam - gluži kā zvaigznei - būtu spožākā gaisma no visām šāda veida iekārtām. Un tas ir gatavs lietošanai.
Sirius atrodas lielā un privātā iestādē, ko sauc par Brazīlijas Enerģijas un materiālu pētniecības centru (CNPEM), kas atrodas Brazīlijas Zinātnes, tehnoloģiju un inovāciju ministrijas (MCTI) pārraudzībā.
Iestāde vada citas četras nacionālās laboratorijas. Tā kā CNPEM ir bezpeļņas iestāde, kas koncentrējas uz pētniecību un attīstību, tās uzdevums ir atbalstīt inovācijas dažādās jomās, piemēram, materiālu, veselības, pārtikas, vides, enerģētikas un citās. CNPEM spēj integrēt visu tās nacionālo laboratoriju zinātniskās un tehnoloģiskās zināšanas.
Strādājot kā (milzīgs) mikroskops, Siriuss aptver lielu daļu elektromagnētiskā spektra, tā gaisma sniedzas no infrasarkanajiem viļņiem līdz ultravioletajiem un ietver arī rentgena starus. Ar to visu Sirius spēs atklāt daudzas materiālu īpašības molekulārā un atomu līmenī un pat izpētīt elektroniskās struktūras.
Tas ļauj veikt starpdisciplinārus pētījumus, kas sniegs atbildes uz akadēmiskiem un rūpnieciskiem jautājumiem. Lai iegūtu sinhrotrona gaismu, lādētas daļiņas, piemēram, elektronus, paātrina līdz gaismas ātrumam, izmantojot magnētisko lauku.
Mūsdienās pasaulē ir vairāk nekā viena iekārta, kas ir analoga Siriusa iekārtai, piemēram, Eiropas Sinhrotronu starojuma iekārta (ESRF), kas atrodas Francijā. Un pirms Sirius iestāde CNPEM izmantoja citu līdzīgu iekārtu - pirmo Brazīlijas sinhrotroniskās gaismas avotu, kas pazīstams kā UVX. daudz mazāks nekā Sirius, ar augstu uzticamību un stabilitāti. Tomēr, kad Sirius tika pabeigts, iekārtas tika izslēgtas. Gadu gaitā zinātniekiem vajadzēja vairāk informācijas, nekā UVX varēja sniegt, sasniedzot tā fiziskās telpas un tehnisko iespēju robežas.
Saskaņā ar laika grafiku pirmā diskusija par Sirius projektu notika 2003. gadā, kad projekts sāka veidoties. Ēkas būvniecība tika uzsākta 2015. gadā, un 2018. gadā tā beidzot tika svinīgi atklāta.
Lai gan ēka bija pabeigta, nākamais posms - visu iekārtu ievietošana iekšpusē. bija tikai sākums.
Atšķirībā no UVX, ar kuru var analizēt materiālus tikai virspusējā līmenī, Sirius ģenerētā enerģija spēj iekļūt cietos un cietos materiālos centimetru dziļumā.
"Tas bija kā bildes uzņemšana vājā apgaismojumā, - paziņojumā par UVX saka fiziķis, CNPEM un SIRIUS direktors Antonio Hosē Roke da Silva. "Sirius ir lielāka gaismas intensitāte, un tāpēc tas uzņems ātrāk, kā filmu, nevis fotogrāfiju".
Siriuss būs divas reizes enerģētiskāks un 360 reižu mazāks izstarojums, kā rezultātā dažādu frekvenču gaisma būs miljardus reižu spilgtāka nekā UVX.
Attiecībā uz aprīkojuma darbību, šī ir Siriusa pamatstruktūra:
Sinhrotrona gaismas avota bāzes struktūru pamatā veido divi galvenie daļiņu paātrinātāju komplekti, t.i. Iesmidzināšanas sistēma un Uzglabāšanas gredzens.
Injekcijas sistēmā ietilpst lineārais paātrinātājs jeb Linac un inžektora sinhrotrons jeb Booster.
Abiem kopā ir uzdevums radīt elektronu staru kūli un paātrināt to, līdz tas sasniedz enerģijas līmeni, kas nepieciešams, lai darbotos krātuves gredzenā.
Turklāt ir iekļautas divas transportēšanas līnijas, no kurām viena pārvada elektronu staru kūli no Linac uz pastiprinātāju, bet otra - no pastiprinātāja uz uzglabāšanas gredzenu.
Linac ģenerē strāvas impulsu pulsējošā veidā, proti, divas reizes sekundē, un pēc tam ģenerētais strāvas impulss tiek ievadīts pastiprinātājā.
Pēc nonākšanas pastiprinātājā elektronu staru kūlis tiek paātrināts, līdz sasniedz enerģijas līmeni, kas nepieciešams, lai to ievadītu glabāšanas gredzenā.
Savukārt glabāšanas gredzens, kas ir galvenais paātrinātājs, atbildīgs par ilgstošu elektronu kūļa saglabāšanu, ir vieta, kur galu galā tiek radīta sinhrotroniskā gaisma.
Turklāt, lai kontrolētu elektronu staru kūļa virzienu, tiks izmantota dažādu magnētu kombinācija, kas rada magnētisko lauku jeb magnētiskais režģis, lai uzturētu fokusu un koriģētu elektronu staru kūļa virzienu.
Galu galā sinhrotrona gaisma būs pieejama eksperimentālajās stacijās, kas izvietotas ap glabāšanas gredzenu un ko sauc par staru līnijām (Beamlines) - tur zinātnieki izvietos materiālu paraugus un iegūs datus, lai tos tālāk pētītu.
Iepriekš attēlā, kas pieejams CNPEM tīmekļa vietnē, redzama SIRIUS ilustrācija, kurā ar zilu apli attēlotā uzglabāšanas gredzena apkārtmērs ir aptuveni 518 metri, bet oranžā krāsā attēlotā pastiprinātāja apkārtmērs ir aptuveni 496 metri.
Linac, no otras puses, ir daudz mazāks - tikai 32 metri, kas attēloti ar rozā līniju.
Tādējādi šie ceturtās paaudzes sinhrotroniskās gaismas avoti palīdzēs zinātniekiem padziļināt pētījumus burtiskā nozīmē, iegūstot telpu un labākus rīkus sarežģītu tēmu analīzei.
Piemēram, progresīvāka augsnes analīze uzlabos zināšanas par mēslošanas līdzekļu izstrādi, kas ļaus ražot mazāk toksiskus lauksaimniecības produktus, kas labvēlīgi ietekmēs cilvēku veselību un vidi.
Tāpat Sirius ļaus zinātniekiem izstrādāt jaunus materiālus, jo būs iespējams pilnīgāk izpētīt nanodaļiņu struktūras.
2020. gada 21. oktobrī pētniecībai tika atvērta pirmā Siriusa staru līnija ar nosaukumu Manacá. Šī līnija ir paredzēta makromolekulām, pētot proteīnus un to mijiedarbību ar medikamentiem.
Nākotnē būs pieejamas vēl piecas staru līnijas - Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê un Mogno. Katra no tām būs vērsta uz noteikta veida analīzēm. Šobrīd šo staru līniju uzstādīšanas darbi ir jau pavirzījušies uz priekšu, un līdz 2021. gada beigām dažas no tām būtu jāpabeidz.
Kopumā Sirius struktūrā būs 14 darba stacijas. Pilnībā projektā ir iekļautas vēl septiņas citas staru līnijas, kuras plānots atvērt 2021. gadā. Tomēr staru līniju skaitu var pakāpeniski paplašināt, sasniedzot līdz pat 40 eksperimentālajām stacijām.
Skatiet videoklipu par Sirius būvniecību šeitar atsauksmēm un paskaidrojumiem tieši no iesaistītajiem inženieriem.
Varat arī apmeklēt CNPEM oficiālā tīmekļa vietne kurā ir visa informācija par SIRIUS projekts.
Galu galā, Siriuss saista cerības ne tikai ar Brazīlijas zinātniekiem, bet sajūsma par sasniegumiem pētniecībā valda visā pasaulē. Uz priekšu, zinātne!
Turklāt vai zināt, ka varat augšupielādēt attēlu no datora un izmantot to infografikā? Jā, varat!
Tieši tā es izveidoju infografiku šajā rakstā! Ļoti forši, vai ne?
Dodamies uz Mind the Graphun sāciet savu jauna radīšana!
Abonēt mūsu biļetenu
Ekskluzīvs augstas kvalitātes saturs par efektīvu vizuālo
komunikācija zinātnē.
Latvian 
English 
Chinese 
Czech 
Dutch 
French 
German 
Italian 
Indonesian 
Japanese 
Korean 
Polish 
Portuguese 
Russian 
Spanish 
Turkish 
Ukrainian 
Swedish 
Romanian 
Bulgarian 
Finnish 
Greek 
Hungarian 
Norwegian 
Danish 
Estonian 
Slovenian 
Lithuanian 
Slovak