Великобритания официально присоединилась к европейскому XFEL - сверхяркому рентгеновскому лазеру.
Машина, расположенная в Германии, производит высокоэнергетические импульсы, которые сосредоточены на цели в конце туннельного комплекса длиной 3,4 км.
Эти рентгеновские снимки мгновенно уничтожают эту цель, но так же, как и они, они также захватывают ее самую глубокую структуру.
Ученые будут использовать машину для создания фильмов биологических и химических реакций, как они происходят в атомном масштабе - среди множества приложений.
Новые препараты и новые типы материалов с новыми свойствами почти наверняка следуют из этих сложных и подробных исследований.
Д-р Аллен Орвилл, возглавляющий команду, созданную для подготовки британских ученых к использованию этого объекта, говорит, что XFEL представляют собой сдвиг парадигмы для исследований.
«И это действительно так: вы взорвали образец с помощью рентгеновского импульса», - усмехается он. «Но это нормально, потому что данные находятся в рентгеновских фотонах, и они движутся со скоростью света, тогда как образец взрывается только со скоростью звука», - сказал он в интервью BBC News.
Многие страны во всем мире используют круговые машины, называемые синхротронами, которые выполняют очень похожие виды работы.
Например, крупные кристаллы биомолекул встают на путь сильно фокусированного рентгеновского луча, а затем, когда этот свет согнут, выдается расположение атомов в образце-мишени. Но рентгеновские лучи, генерируемые линейным XFEL, примерно в миллиард раз ярче, чем в круговых лабораториях.
То, что также отличает XFEL, - это сверхбыстрая структура времени в своих вспышках.
Он будет доставлять триллионы (1 000 000 000 000) рентгеновских фотонов в импульсе продолжительностью всего 50 фемтосекунд (0,000,000,000,000,05 сек).
Две тысячи семисот из этих импульсов организованы в пучки, которые затем ударяют в цель со скоростью 10 секунд.
Как сделать супер-яркие вспышки
- Во главе XFEL пучки электронов сначала ускоряются до почти легкой скорости в супер-холодном, эвакуированном ускорителе
- Частицы направлены вниз на длинные ондуляторы - магнитные системы, которые производят курс слалома для электронов
- Когда они двигаются взад и вперед в ондуляторах, быстро движущиеся электроны излучают очень яркие рентгеновские вспышки
- Частицы взаимодействуют с этим большим морем рентгеновских лучей и начинают организовываться в еще более жесткие группировки
- Это усиливает блеск их излучения и дает ему связность - рентгеновские лучи «синхронны» и лазерно-подобные
- Проделав свою работу, электроны отфильтровываются, оставляя вспышки рентгеновских лучей на своих экспериментальных объектах
Это позволяет проводить исследования с временным разрешением, которые превосходят возможности стандартных синхротронов. Например, ученые будут использовать струйку для подачи суспензии крошечных кристаллов перед лучом, заправляя их другим лазером, чтобы химические реакции запускались в нужный момент, чтобы быть пойманными импульсами.
«Мы разработали метод под названием« выброс акустической капли »(ADE)», - объясняет д-р Орвилл.
«Мы выбрасываем мелкие капельки - капельки наносителей, возможно, капельки пико-литров - через воздух прямо в балку или на конвейерную ленту, которая вносит капли в луч.
«И красота этой второй системы, когда мы запускаем ленточный накопитель, чтобы довести капли до пучка, заключается в том, что он позволяет нам отделить временную структуру для инициирования реакции из зоны взаимодействия. Таким образом, мы можем фактически поставить в очередь а целая серия капель - и, когда они продвигаются к рентгеновской машине, они немного стареют, и они проникают в реакционный цикл ».
XFELs позволяют ученым наблюдать высокоскоростную биологию в действии, следить за каждой стадией сложных каталитических процессов, таких как фотосинтез растений.
Британия передает членский взнос в размере 30 миллионов фунтов стерлингов, чтобы стать частью XFEL в Гамбурге, и будет платить еще 2,5 миллиона фунтов стерлингов в сторону эксплуатационных расходов. Но есть и вклады в натуральной форме.
В Великобритании уже появилась усовершенствованная камера под названием Large Pixel Detector. Он собирает дифрагированные рентгеновские фотоны, проходящие через образцы со скоростью 4,5 млн. Кадров в секунду.
Членство было запечатано на церемонии в понедельник в Берлине, где сэр Себастьян Вуд, посол Великобритании в Германии, подписал документы о присоединении.
Великобритания указала, когда европейский проект XFEL был впервые одобрен еще в 2007 году, когда он хотел стать акционером, но это желание было сбито боком почти сразу после глобального финансового кризиса.
В 2014 году было принято новое обязательство, и теперь подпись в Берлине делает его конкретным.
Организация, которая контролирует британскую науку - UKRI (UK Research and Innovation), недавно инициировала мероприятие по картированию дорог , целью которого является определение того, какие объекты должны привлекать страна как внутри страны, так и за рубежом.
Ключ должен идентифицировать долгосрочные предпочтения, такие как европейский XFEL, LHC и предстоящий гигантский астрономический телескоп, известный как Квадратный Километровый массив.
«Мы хотим, чтобы инвестиции были на долгосрочной, долгосрочной основе», - сказал д-р Брайан Боушер, исполнительный директор Совета по науке и технологиям , который входит в UKRI.
«Раньше я думал, что мы, возможно, отреагировали на события, не глядя на них в раунде. И я думаю, что создание дорожной карты инфраструктуры будет действительно полезно для научного сообщества Великобритании».
Министр науки Великобритании Сэм Гима сказал: «Невероятный XFEL поможет нам лучше понять опасные для жизни заболевания, используя одну из самых мощных в мире рентгеновских аппаратов. Работая с нашими международными партнерами, сверхпрочный лазер поможет разработать новые лечение и терапия, потенциально спасающие тысячи жизней во всем мире.
«Благодаря нашей современной промышленной стратегии мы инвестируем дополнительные 4,7 млрд фунтов в исследования и разработки. Я твердо убежден в том, что мы по-прежнему занимаем лидирующие позиции в качестве мирового лидера в области науки, исследований и инноваций, и я не могу дождаться, чтобы увидеть результаты, полученные от нашего участия в этом необычном проекте ».
Британские ученые не могут просто опрокинуться в Гамбурге и ожидают получить время пучка на XFEL. Они должны это заслужить. В настоящее время более 50 групп по всей стране работают с центром доктора Орвиля набританском алмазном синхротроне в Харвелле , Оксфордшир.
Его цель - сделать свои ставки для времени пучка максимально возможными.
« Концентратор Diamond XFEL имеет несколько ролей: мы поможем вам охарактеризовать ваши образцы, мы поможем вам получить предварительные данные, мы поможем вам сделать это одноранговое предложение. И если вы получите время луча, мы даже вам поможем собрать данные. Мы идем с самого начала эксперимента до публикации », - сказал д-р Орвилв в интервью BBC News.
Великобритания надеется вскоре установить волоконную связь между Гамбургом и Харвером, чтобы данные, собранные в XFEL, можно было вернуть в британский центр для немедленного анализа.
Не теряйте данный канал из "Поля зрения", подписывайтесь на него,ставьте лайки и получайте самые актуальные, захватывающие, интересные и полезные темы, события, факты, происходящие как в России, так и в мире)))