إن الأرض عبارة عن نظام بيئي معقد، ومكاننا فيه يعتمد على العديد من العوامل المختلفة.من صحة التربة إلى جودة الهواء إلى سلوك النباتات والكائنات الحية الدقيقة، يعد فهم عالمنا الطبيعي وسكانه الآخرين أمرًا بالغ الأهمية لبقائنا.مع استمرار تغير المناخ، ستصبح دراسة البيئة وأشكال الحياة المتنوعة فيها أكثر أهمية.
في أكتوبر 2023، سيطلق مصدر الفوتون المتقدم (APS)، وهو مرفق مستخدم داخل مكتب العلوم في مختبر أرجون الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، رسميًا برنامجًا جديدًا لتوسيع قدرات البحث والتحليل البيولوجي والبيئي في المختبرات الرائدة في العالم.مجال الأشعة السينية.حصلت شركة تدعى eBERlight مؤخرًا على موافقة من برنامج الأبحاث البيولوجية والبيئية (BER) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.الهدف هو ربط الباحثين الذين يجرون تجارب في مهمة BER بموارد علوم الأشعة السينية الرائدة عالميًا في APS.من خلال توسيع الوصول إلى القدرات المتنوعة لـ APS، يأمل مفكرو eBERlight في اكتشاف أساليب علمية جديدة وجذب فرق جديدة متعددة التخصصات من الباحثين لاستكشاف وجهات نظر جديدة حول العالم الذي نعيش فيه.
قالت كارولين ميشالسكا، عالمة بلورات البروتين في مختبر أرجون الوطني، التي تقود العمل على eBERlight: "هذه فرصة لإنشاء شيء جديد لم يكن موجودًا في APS من قبل". ​‹إننا نرحب بكم في هذا المكان، حيث ستستمتعون بوقتكم وتستمتعوا بوقتكم، وتستمتعوا بوقتكم. "هذا هو ما يحدث الآن." "<"إنني أتطلع إلى أن أتمكن من الحصول على أفضل ما لدي من خبرة في مجالي، وأتمنى أن أتمكن من الحصول على أفضل ما لدي"""نحن نعمل على توسيع نطاق الوصول لتمكين المزيد من الأبحاث البيولوجية والبيئية، ولأن البرنامج جديد جدًا، فإن العلماء الذين سيستخدمون المنشأة يساعدوننا في تطويره."
منذ تأسيسها في التسعينيات، أصبحت APS رائدة في مجال "علم البلورات الجزيئية الكبيرة" في الأبحاث البيولوجية.يستخدم العلماء هذه التكنولوجيا لمعرفة المزيد عن الأمراض المعدية والفيروسات لوضع الأساس للقاحات والعلاجات.تهدف APS الآن إلى توسيع نطاق نجاحها ليشمل مجالات أخرى من الحياة وعلوم البيئة.
إحدى مشاكل هذا التوسع هي أن العديد من علماء الأحياء والبيئية غير مدركين لقدرات وكالة الأنباء الجزائرية لمساعدتهم على تطوير أبحاثهم وليسوا على دراية بعملية إنتاج أشعة سينية ساطعة لجسم ما.وبالمثل، لا يعرف العديد من العلماء أيًا من المحطات التجريبية العديدة لوكالة APS، والتي تسمى خطوط الشعاع، هي الخيار الأفضل لتجاربهم، حيث أن كل محطة تم تحسينها لعلم وتقنية معينة.
قالت ميشالسكا إن هذا هو المكان الذي يلعب فيه eBERlight دوره.ووصفته بأنه نظام بيئي افتراضي مصمم لربط العلماء بالتقنيات المناسبة على مسار APS الصحيح.سيقدم الباحثون مقترحات لموظفي eBERlight الذين سيساعدون في مواءمة التصميم التجريبي مع القناة الصحيحة لإجراء الدراسة المقترحة.وقالت إن تنوع قدرات APS يعني أن eBERlight يمكن أن يكون له تأثير عبر مجالات متعددة من علم الأحياء وعلوم البيئة.
وقالت: "نحن ننظر إلى ما يدرسه الباحثون في BER وكيف يمكننا استكمال هذا البحث". ​‹‹يتوفر لدينا الآن موقع APS. ​‹‹يتوفر لدينا الآن موقع APS."بعض هؤلاء الباحثين لم يستخدموا أبدًا السنكروترون مثل APS.يتعلمون ما هي الأدوات المتاحة وما هي الأسئلة العلمية التي يمكن معالجتها في وكالة الأنباء الجزائرية والتي لا يمكن إجراؤها في أي مكان آخر."
"هذه فرصة لبناء شيء جديد لم يكن موجودًا في APS من قبل.نحن نعمل على توسيع نطاق الأبحاث البيولوجية والبيئية، ولأن هذا بحث جديد، فإن العلماء الذين سيستخدمون المنشأة يساعدوننا في تطوير المشروع.— كارولين ميشالسكا، مختبر أرجون الوطني
أما بالنسبة للعلوم المحددة التي ستروج لها eBERlight، فقالت ميشالسكا إنها ستشمل كل شيء بدءًا من أبحاث التربة وحتى زراعة النباتات وتكوين السحب والوقود الحيوي.أضاف ستيفان فوجت، نائب مدير قسم علوم الأشعة السينية في APS، دورة المياه إلى القائمة، مشيرًا إلى أن هذه المعلومات مهمة لفهم الظروف المناخية المتغيرة بشكل أفضل.
وقال فوغت: "نحن ندرس المسائل المتعلقة بعلم المناخ، ونحن بحاجة إلى مواصلة دراستها". ​‹إنني أتطلع إلى أن أتمكن من الحصول على أفضل ما لدي.› ​‹إنني أتطلع إلى أن أتمكن من الحصول على أفضل ما لدي.›"نحن بحاجة إلى فهم كيفية مكافحة العواقب البيئية العميقة لتغير المناخ."
بينما تم إطلاق eBERlight رسميًا في أكتوبر، ستبقى APS في فترة توقف لمدة عام كجزء من ترقية شاملة للمنشأة.خلال هذا الوقت، سيعمل الفريق على البحث وتطوير نظام أخذ العينات البيولوجية والبيئية، وتطوير قواعد البيانات، وإجراء التوعية للبرنامج.
عندما يتم تشغيل APS مرة أخرى في عام 2024، سيتم توسيع قدراتها بشكل كبير.سيدخل فريق eBERlight في اتفاقيات طويلة الأمد مع 13 قناة APS تمثل مجموعة واسعة من التقنيات.سيتمكن العلماء الذين يعملون من خلال eBERlight أيضًا من الوصول إلى موارد Argonne، مثل Argonne Computing Facility، حيث توجد أجهزة الكمبيوتر العملاقة التابعة لمكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية وأجهزة الكمبيوتر العملاقة المختبرية، ومركز توصيف البروتين المتقدم، حيث تتم بلورة البروتينات وإعدادها تحليل.
مع تطور البرنامج، سيعزز الاتصالات مع مرافق المستخدمين الأخرى لمكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة، مثل مختبر العلوم الجزيئية البيئية التابع لمختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني ومعهد الجينوم المشترك في مختبر لورانس بيركلي الوطني.
قال زو فينفروك، عالم الفيزياء في أرجون، وعضو فريق eBERlight: "إن تربية طفل يتطلب قرية، لكن حل مشكلة علمية يتطلب قرية أكبر". –يحتوي eBERlight على المزيد من المعلومات، وهو ما يجعل من الممكن الحصول على أفضل النتائج في المستقبل، والأفضل من ذلك كله، والأفضل من ذلك كله探索. –يحتوي eBERlight على المزيد من المعلومات، وهو ما يجعل من الممكن الحصول على أفضل النتائج في المستقبل، والأفضل من ذلك كله، والأفضل من ذلك كله探索."أنا أحب الطبيعة المتعددة الأوجه لـ eBERlight حيث تسعى جاهدة لإنشاء منصة متكاملة تعمل على تطوير البحث العلمي في النظم البيولوجية والأرضية والبيئية.قد يبدو الأمر بسيطًا، لكن نطاقه وتأثيره المحتمل هائل."
لقد كانت فكرة eBERlight قيد الإنشاء منذ سنوات، وفقًا لما ذكره كين كيمنر، أحد كبار الفيزيائيين وقائد المجموعة في مختبر أرجون الوطني.عمل كيمنر في المختبر لمدة 27 عامًا، قضى معظمها في ربط الباحثين البيئيين بموارد المؤسسة.وقال إن eBERlight ستواصل الآن هذا العمل على نطاق أوسع.وهو يتطلع إلى رؤية الإنجازات الجديدة التي سيتم تحقيقها من خلال الأبحاث المتعلقة بالغازات الدفيئة، والأنظمة البيئية للأراضي الرطبة، وتفاعلات النباتات والكائنات الحية الدقيقة مع التربة والرواسب.
إن مفتاح نجاح eBERlight، وفقًا لكيمنر، هو تدريب علماء السنكروترون، بالإضافة إلى علماء الأحياء والبيئة.
وقال: "عليك تدريب أخصائيي الأشعة لفهم مشاكل العلوم البيئية بشكل أفضل وتكييف التكنولوجيا لحل مشاكل البحث البيئي بشكل أفضل". ​‹إن هذا هو ما يحدث الآن في أي مكان في العالم. ​‹إن هذا هو ما يحدث الآن في أي مكان في العالم."أنت بحاجة أيضًا إلى تثقيف علماء البيئة حول مدى جودة مصادر الضوء في حل هذه المشكلات.ويتم ذلك من أجل تقليل العوائق التي تحول دون جذبهم."
وقال لوران شابون، نائب مدير مختبر علوم الفوتون ومدير وكالة الأنباء الجزائرية، إن الخطة الجديدة تعني إضفاء الطابع الديمقراطي على الوصول إلى وكالة الأنباء الجزائرية وقدراتها.
وقال تشابون: "ترسل هذه الخطة رسالة مهمة مفادها أن وكالة الأنباء الجزائرية هي مورد بالغ الأهمية للأمة، وقادرة على تطوير برامج تساعد في حل المشكلات الملحة، وفي هذه الحالة المشكلات البيئية والبيولوجية". ​‹يقوم eBERlight بتزويدنا بمعلومات جديدة عن أفضل ما لدينا من معلومات.› ​‹يقوم eBERlight بتزويدنا بمعلومات جديدة عن أفضل ما لدينا من معلومات.›"سيوفر eBERlight حلاً شاملاً للعلماء الذين يسعون إلى حل مشكلات علوم الحياة ذات الأهمية العملية."
وقالت: "آمل أنه بغض النظر عن التحديات الكبيرة التي يواجهها العلماء، تستطيع وكالة الأنباء الجزائرية مساعدتهم". """"""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""هذه القضايا تؤثر علينا جميعا."
يوفر مرفق Argonne Leadership Computing Facility للمجتمع العلمي والهندسي قدرات الحوسبة الفائقة لتعزيز الاكتشاف والفهم الأساسي عبر مجموعة واسعة من التخصصات.بدعم من برنامج أبحاث الحوسبة العلمية المتقدمة (ASCR) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، يعد ALCF واحدًا من اثنين من مراكز الحوسبة الرائدة التابعة لوزارة الطاقة والمخصصة للعلوم المفتوحة.
يعد مصدر الفوتون المتقدم (APS) التابع لمكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية في مختبر أرجون الوطني أحد أكثر مصادر الأشعة السينية إنتاجية في العالم.توفر APS أشعة سينية عالية السطوع لمجموعة متنوعة من الباحثين في علوم المواد والكيمياء وفيزياء المواد المكثفة وعلوم الحياة والبيئة والأبحاث التطبيقية.تعتبر هذه الأشعة السينية مثالية لدراسة المواد والهياكل البيولوجية؛توزيع العناصرالحالات الكيميائية والمغناطيسية والإلكترونية؛بالإضافة إلى مجموعة من الأنظمة الهندسية ذات الأهمية التكنولوجية، بدءًا من البطاريات وحتى فوهات الحقن، والتي تعتبر أساسية للتنمية الاقتصادية والتكنولوجية والاقتصادية في بلادنا.وأساس الرفاهية المادية.في كل عام، يستخدم أكثر من 5000 باحث APS لإنتاج أكثر من 2000 منشور، يعرض تفاصيل الاكتشافات المهمة ويحل هياكل البروتين البيولوجي الأكثر أهمية من أي مستخدم آخر لمرافق أبحاث الأشعة السينية.تكمن التقنيات المبتكرة لعلماء ومهندسي APS في تطوير المسرعات ومصادر الضوء.وتشمل هذه الأجهزة أجهزة الإدخال التي تنتج الأشعة السينية شديدة السطوع التي يقدرها الباحثون، والعدسات التي تركز الأشعة السينية حتى بضعة نانومترات، والأدوات التي تزيد من تفاعل الأشعة السينية مع العينة قيد الدراسة، والأجهزة التي تجمع وتجميع X - برامج الأشعة .إدارة كميات كبيرة من البيانات من دراسات APS.
استخدم هذا البحث موارد من مصدر الفوتون المتقدم، وهو مرفق مستخدم لمكتب وزارة الطاقة للعلوم يديره مختبر أرجون الوطني التابع لمكتب وزارة الطاقة بموجب العقد رقم DE-AC02-06CH11357.
يلتزم مختبر أرجون الوطني بحل المشكلات الوطنية الملحة في مجال العلوم والتكنولوجيا.يُجري مختبر أرجون الوطني، وهو أول مختبر وطني في الولايات المتحدة، أبحاثًا علمية أساسية وتطبيقية متطورة في كل التخصصات العلمية تقريبًا.يعمل باحثو مختبر أرجون الوطني بشكل وثيق مع باحثين من مئات الشركات والجامعات والوكالات الفيدرالية وحكومات الولايات والبلديات لمساعدتهم على حل مشكلات محددة وتعزيز القيادة العلمية الأمريكية وبناء مستقبل أفضل للأمة.يعمل لدى شركة Argonne موظفون من أكثر من 60 جنسية وتديرها شركة Argonne LLC في شيكاغو، وهي جزء من مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.
يعد مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية أكبر ممول لأبحاث العلوم الفيزيائية في الولايات المتحدة ويعمل على معالجة بعض التحديات الأكثر إلحاحًا في عصرنا.لمزيد من المعلومات، قم بزيارة https://energygy.gov/science.
وقت النشر: 06 نوفمبر 2023