Назван в честь самой яркой звезды на ночном небе, Sirius является одним из первых в мире источников синхротронного излучения четвертого поколения и расположен в городе Кампинас в штате Сан-Паулу, Бразилия.
Самое сложное и самое большое оборудование, когда-либо построенное в стране, "Сириус", позволит ученым развивать передовые исследования. Ожидаются прорывные открытия в различных областях, таких как энергетика, окружающая среда, здравоохранение и др. Сириус" спроектирован так, чтобы иметь - подобно звезде - самый яркий свет среди всего оборудования подобного рода. И он уже готов к использованию.
Sirius размещен в крупном частном учреждении под названием Бразильский центр исследований в области энергетики и материалов (CNPEM), который находится под контролем Министерства науки, технологий и инноваций Бразилии (MCTI).
Это учреждение руководит другими четырьмя национальными лабораториями. Будучи некоммерческим учреждением, ориентированным на исследования и разработки, CNPEM выполняет функцию поддержки инноваций в различных областях, таких как материалы, здоровье, продукты питания, окружающая среда, энергетика и многое другое. CNPEM способен интегрировать научные и технологические знания всех национальных лабораторий.
Работающий как (огромный) микроскоп, Sirius охватывает большую часть электромагнитного спектра, его свет идет от инфракрасных волн до ультрафиолетовых, а также включает рентгеновское излучение. Оснащенный всем этим, Sirius сможет выявить многие характеристики материалов на молекулярном и атомном уровнях и даже исследовать электронные структуры.
Это позволяет проводить междисциплинарные исследования, которые дадут ответы на академические и промышленные вопросы. Для получения синхротронного излучения заряженные частицы - например, электроны - ускоряются со скоростью, близкой к скорости света, по маршруту, контролируемому магнитными полями.
Сегодня в мире существует более одного оборудования, аналогичного "Сириусу", например, Европейский центр синхротронного излучения (ESRF), расположенный во Франции. А до "Сириуса" учреждение CNPEM использовало другое подобное оборудование, первый бразильский источник синхротронного излучения, известный как UVX. намного меньше, чем "Сириус", с высокой надежностью и стабильностью. Однако, когда Сириус был закончен, оборудование было отключено. С годами ученым потребовалось больше информации, чем мог предоставить UVX, достигнув пределов физического пространства и технических возможностей.
В хронологическом порядке первое обсуждение проекта "Сириус" состоялось в 2003 году, после чего проект начал обретать форму. Строительство объекта началось в 2015 году, а в 2018 году состоялось его торжественное открытие.
Хотя здание было закончено, следующий этап размещения всего оборудования внутри только начиналась.
В отличие от UVX, который мог анализировать материалы только на поверхностном уровне, генерируемая Sirius энергия способна проникать в твердые и прочные материалы на глубину до сантиметров.
"Это было похоже на съемку фотографии при слабом освещении, - говорит Антонио Жозе Роке да Сильва, физик, директор CNPEM и SIRIUS в заявлении об UVX. У "Сириуса" интенсивность света больше, и благодаря этому съемка будет проходить быстрее, как фильм вместо фотографии".
Сириус будет иметь в два раза больше энергии и в 360 раз меньше излучения, что приведет к различным частотам света, в миллиард раз более ярким, чем UVX.
Что касается того, как работает оборудование, то это базовая структура Sirius:
Базовая структура источника синхротронного излучения, по сути, состоит из двух основных комплектов ускорителей частиц, а именно Система впрыска и Кольцо для хранения.
Система инжекции включает линейный ускоритель, или Linac, и инжекторный синхротрон, или Booster.
Вместе они выполняют функцию производства электронного пучка и ускоряют его до тех пор, пока он не достигнет уровня энергии, необходимого для работы в кольце накопителя.
Кроме того, предусмотрены две транспортные линии, одна из которых передает электронный пучок из Линака в бустер, а другая - из бустера в кольцо хранения.
Линак производит импульс тока импульсным способом, в частности, два импульса в секунду, а затем произведенный импульс тока вводится в бустер.
Попадая в бустер, электронные пучки ускоряются, пока не достигнут уровня энергии, необходимого для введения в кольцо хранения.
В свою очередь, кольцо хранения, которое является главным ускорителем, отвечающим за поддержание пучка электронов в течение длительного времени, является тем местом, где в конечном итоге производится синхротронное излучение.
Кроме того, для управления маршрутом электронного луча используется комбинация различных магнитов, создающих магнитное поле, - или Магнитная решетка - для поддержания фокуса и корректировки маршрута электронного луча.
В конечном итоге синхротронное излучение будет доступно на экспериментальных станциях, расположенных вокруг кольца хранения, называемых Beamlines - именно здесь ученые будут размещать образцы материалов и получать данные для их дальнейшего изучения.
На изображении выше - доступном на сайте CNPEM - показана иллюстрация SIRIUS, где кольцо хранения, представленное синим кругом, имеет около 518 метров в окружности, а бустер, показанный оранжевым цветом, - около 496 метров.
Linac, с другой стороны, гораздо меньше по размеру, всего 32 метра, что представлено розовой линией.
Таким образом, эти источники синхротронного излучения четвертого поколения помогут ученым углубиться - в буквальном смысле - в свои исследования, получив пространство и лучшие инструменты для анализа сложных тем.
Например, более совершенный анализ почвы позволит расширить знания о разработке удобрений, что приведет к производству менее токсичных сельскохозяйственных продуктов, благоприятно влияющих на здоровье человека и окружающую среду.
Кроме того, Sirius позволит ученым разрабатывать новые материалы благодаря более полному изучению структуры наночастиц.
21 октября 2020 года была открыта для исследовательского использования первая линия излучения Sirius под названием Manacá. Эта линия предназначена для изучения макромолекул, изучения белков и их взаимодействия с лекарственными препаратами.
В будущем будут открыты для использования еще пять лучевых линий, которые будут называться Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê и Mogno. Каждый из них будет заниматься определенным видом анализа. Сегодня эти линии находятся на продвинутой стадии установки, и к концу 2021 года некоторые из них должны быть завершены.
В общей сложности структура "Сириус" будет иметь 14 рабочих станций. Полный проект включает в себя семь других лучевых линий, открытие которых ожидается в 2021 году. Однако количество лучевых линий может постепенно расширяться, доходя до 40 экспериментальных станций.
Посмотрите видеоролик о строительстве "Сириуса здесьс отзывами и пояснениями непосредственно от инженеров, участвовавших в проекте.
А также вы можете посетить Официальный сайт CNPEM в котором есть вся информация о проект SIRIUS.
В конце концов, Сириус возлагает надежды не только на бразильских ученых, но волнение за успехи в исследованиях идет по всему миру. Вперед, наука!
Кроме того, знаете ли вы, что можно загрузить картинку с компьютера и использовать ее в инфографике? Да, вы можете!
Именно так я сделал свою инфографику в этой статье! Очень круто, правда?
Итак, давайте перейдем к Mind the Graphи начните свой новое творение!
Подпишитесь на нашу рассылку
Эксклюзивный высококачественный контент об эффективных визуальных
коммуникация в науке.
Russian 
English 
Chinese 
Czech 
Dutch 
French 
German 
Italian 
Indonesian 
Japanese 
Korean 
Polish 
Portuguese 
Spanish 
Turkish 
Ukrainian 
Swedish 
Romanian 
Bulgarian 
Finnish 
Greek 
Hungarian 
Norwegian 
Danish 
Estonian 
Slovenian 
Lithuanian 
Latvian 
Slovak