الأرض هي نظام بيئي معقد ، ويعتمد مكاننا فيه على العديد من العوامل المختلفة. من صحة التربة إلى جودة الهواء إلى سلوك النباتات والكائنات الحية الدقيقة ، فإن فهم عالمنا الطبيعي وسكانها الآخرين أمر بالغ الأهمية لبقائنا. مع استمرار تغيير المناخ ، فإن دراسة البيئة وأشكال حياته المتنوعة ستصبح أكثر أهمية فقط.
في أكتوبر 2023 ، ستطلق مصدر الفوتون المتقدم (APS) ، وهو مرفق مستخدم داخل مكتب العلوم في مختبر الأرجون (DOE) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، برنامجًا جديدًا لتوسيع قدرات البحوث والتحليل البيئي في المختبرات الرائدة في العالم. حقل الأشعة السينية. حصلت شركة تدعى Eberlight مؤخرًا على موافقة من برنامج البحوث البيولوجية والبيئية التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية (BER). الهدف من ذلك هو ربط الباحثين بإجراء تجارب حول مهمة BER مع موارد علوم الأشعة السينية الرائدة في العالم من APS. من خلال توسيع نطاق 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 في العالم الذي نعيش فيه.
وقالت كارولين ميشالسكا ، عاصمة بروتينات بروتين الأرجون ، التي تقود العمل على Eberlight: "هذه فرصة لإنشاء شيء جديد لم يكن موجودًا في APS من قبل". Â� <"我们正在扩大准入范围 ， 以适应更多的生物和环境研究 ， ， 因此将使用该设施的科学家正在帮助我们开发它。" Â� <"我们正在扩大准入范围 ， 以适应更多的生物和环境研究 ， ， 因""نحن نوسع الوصول إلى تمكين المزيد من البحوث البيولوجية والبيئية ، ولأن البرنامج جديد للغاية ، فإن العلماء الذين سيستخدمون المنشأة يساعدوننا في تطويره."
منذ تأسيسها في التسعينيات ، كانت APS رائدة في مجال "البلورات الجزيئية" في البحوث البيولوجية. يستخدم العلماء هذه التكنولوجيا لمعرفة المزيد عن الأمراض والفيروسات المعدية لوضع الأساس لللقاحات والعلاجات. تهدف APS الآن إلى تمديد نجاحها إلى مجالات الحياة الأخرى وعلوم البيئة.
تتمثل إحدى المشكلات في هذا التوسع في أن العديد من علماء البيئة والبيئية غير مدركين لقدرات APS لمساعدتهم على تعزيز أبحاثهم وغير مألوفين بعملية إنتاج الأشعة السينية المشرقة للكائن. وبالمثل ، لا يعرف العديد من العلماء أي من المحطات التجريبية العديدة APS ، التي تسمى خطوط الشعاع ، هي الخيار الأفضل لتجاربهم ، حيث تم تحسين كل محطة لعلوم وتكنولوجيا محددة.
قال ميشالسكا هذا هو المكان الذي يلعب فيه Eberlight. وصفتها بأنها نظام بيئي افتراضي مصمم لربط العلماء بالتقنيات الصحيحة 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 في مجالات متعددة من علم الأحياء والعلوم البيئية.
وقالت: "إننا ننظر إلى ما يدرسه باحثو BER وكيف يمكننا استكمال هذا البحث". Â� <"其中一些研究人员从未使用过 aps 等同步加速器。 Â� <"其中一些研究人员从未使用过 aps 等同步加速器。"بعض هؤلاء الباحثين لم يستخدموا أبداً synchrotron مثل APS.يتعلمون الأدوات المتوفرة وما هي الأسئلة العلمية التي يمكن معالجتها في APS التي لا يمكن القيام بها في مكان آخر. "
"هذه فرصة لبناء شيء جديد لم يكن موجودًا في APS من قبل. نحن نوسع نطاق البحوث البيولوجية والبيئية ، ولأن هذا بحث جديد ، فإن العلماء الذين سيستخدمون المرفق يساعدنا على تطوير المشروع. - كارولين ميشالسكا ، مختبر أرجون الوطني
أما بالنسبة للعلم المحدد الذي ستعمل عليه Eberlight ، فقد قال Michalska إنه سيشمل كل شيء من أبحاث التربة إلى النباتات المتنامية وتكوين السحابة والوقود الحيوي. أضاف ستيفان فوغت ، نائب مدير قسم علوم الأشعة السينية APS ، دورة المياه إلى القائمة ، مشيرا إلى أن هذه المعلومات أمر بالغ الأهمية لفهم أفضل حالات تغيير المناخ.
وقال فوغت: "نحن ندرس الأسئلة المتعلقة بعلوم المناخ ، ونحن بحاجة إلى مواصلة دراستها". Â� <"我们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响。" Â� <"我们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响。""نحن بحاجة إلى فهم كيفية مكافحة العواقب البيئية العميقة لتغير المناخ."
بينما تم إطلاق Eberlight رسميًا في شهر أكتوبر ، ستبقى APS في حالة توقف لمدة عام كجزء من ترقية شاملة للمنشأة. خلال هذا الوقت ، سيعمل الفريق على البحث وتطوير نظام أخذ عينات بيولوجي وبيئي ، وتطوير قواعد البيانات ، وإجراء التواصل مع البرنامج.
عندما يأتي APS عبر الإنترنت مرة أخرى في عام 2024 ، سيتم توسيع قدراتها بشكل كبير. سيدخل فريق Eberlight في اتفاقيات طويلة الأجل مع 13 قناة APS تمثل مجموعة واسعة من التقنيات. سيتمكن العلماء الذين يعملون من خلال Eberlight أيضًا من إمكانية الوصول إلى موارد Argonne ، مثل مرفق Argonne Computing ، حيث يوجد مكتب وزارة الطاقة للعلوم من أجهزة الكمبيوتر العملاقة وأجهزة الكمبيوتر العملاقة المختبرية ، ومركز توصيف البروتين المتقدم ، حيث يتم تبلور البروتينات وتحضيرها تحليل.
مع تطور البرنامج ، سيستفيد من اتصالات مع مختبر العلوم الجزيئية البيئية في باسيفيك شمال غرب المختبر الوطني في باسيفيك ووتش المعهد المشترك في مختبر لورانس بيركلي الوطني.
وقال فيزياء الأرجون زو فينفوك ، وهو عضو في فريق Eberlight: "يتطلب الأمر قرية لتربية طفل ، لكن الأمر يتطلب قرية أكبر لحل مشكلة علمية". Â� <"我喜欢 eberlight 的多面性 ， 因为它致力于建立一个综合平台 ， 促进跨生物、地球和环境系统的科学探索。 Â� <"我喜欢 eberlight 的多面性 ， 因为它致力于建立一个综合平台 ， 促进跨生物、地球和环境系统的科学探索。"أحب الطبيعة المتعددة الأوجه لـ Eberlight حيث تسعى جاهدة لإنشاء منصة متكاملة تقدم البحث العلمي إلى النظم البيولوجية والأطراف والبيئية.يبدو الأمر بسيطًا ، لكن المقياس والتأثير المحتمل هائل. "
كانت فكرة Eberlight سنوات في طور الإعداد ، وفقًا لكين كيمنر ، أحد كبار الفيزيائيين وزعيم المجموعة في مختبر Argonne الوطني. عمل Kemner في APS لمدة 27 عامًا للمختبر ، والتي قضاها الكثير منها في ربط الباحثين البيئيين بموارد المؤسسة. وقال إن Eberlight الآن ستواصل هذا العمل على نطاق أوسع. إنه يتطلع إلى رؤية الاختراقات الجديدة التي سيتم إجراؤها من خلال الأبحاث حول غازات الدفيئة ، والنظم الإيكولوجية للأراضي الرطبة ، وتفاعلات النباتات والكائنات الحية الدقيقة مع التربة والرواسب.
إن مفتاح نجاح Eberlight ، وفقًا لـ Kemner ، هو تدريب علماء Synchrotron ، وكذلك علماء البيئة والبيئية.
وقال: "عليك تدريب أخصائيي الأشعة على فهم مشاكل العلوم البيئية بشكل أفضل وتكييف التكنولوجيا لحل مشاكل البحث البيئي بشكل أفضل". Â� <"您还必须教育环境科学家了解光源设施对于解决这些问题有多么出色。 Â� <"您还必须教育环境科学家了解光源设施对于解决这些问题有多么出色。"تحتاج أيضًا إلى تثقيف علماء البيئة حول مدى جودة مصادر الإضاءة في حل هذه المشكلات.يتم ذلك من أجل تقليل الحواجز التي تحول دون جذبهم. "
وقال لوران شابون ، نائب مدير مختبر علوم الفوتون ومدير APS ، إن الخطة الجديدة تعني أن تضعف الوصول إلى APS وقدراتها.
وقال شابون: "ترسل هذه الخطة رسالة مهمة مفادها أن APS هو مورد مهم للأمة ، قادر على تطوير البرامج التي تساعد في حل المشكلات الملحة ، في هذه الحالة المشاكل البيئية والبيولوجية". Â� <"Eberlight 将为寻求解决具有现实世界影响的自然科学的科学家提供端到端解决方案。" Â� <"Eberlight 将为寻求解决具有现实世界影响的自然科学的科学家提供端到端解决方案。""ستوفر Eberlight حلاً شاملاً للعلماء الذين يسعون إلى حل مشاكل علوم الحياة ذات الصلة العملية."
وقالت: "آمل أنه بغض النظر عن التحديات العظيمة التي يواجهها العلماء ، يمكن لـ APS مساعدتهم". Â� <"这些挑战影响着我们每个人。" Â� <"这些挑战影响着我们每个人。""هذه القضايا تؤثر علينا جميعًا."
يوفر منشأة Argonne Leadership Computing للمجتمع العلمي والهندسي إمكانيات الحوسبة الفائقة لتحفيز الاكتشاف الأساسي والتفاهم عبر مجموعة واسعة من التخصصات. بدعم من برنامج أبحاث الحوسبة العلمية المتقدمة (DOE) التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية (ASCR) ، يعد ALCF أحد مراكز الحوسبة الرائدة في DOE المخصصة للعلوم المفتوحة.
يعد مصدر الفوتون المتقدم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية في وزارة الطاقة في مختبر Argonne الوطني أحد أكثر مصادر الأشعة السينية إنتاجية في العالم. يوفر APS الأشعة السينية عالية السطوع لمجموعة متنوعة من الباحثين في علوم المواد ، والكيمياء ، والفيزياء المسألة المكثفة ، والحياة والعلوم البيئية ، والأبحاث التطبيقية. هذه الأشعة السينية مثالية لدراسة المواد والهياكل البيولوجية ؛ توزيع العناصر ؛ الحالات الكيميائية والمغناطيسية والإلكترونية ؛ بالإضافة إلى مجموعة من الأنظمة الهندسية المهمة تقنيًا ، من البطاريات إلى فوهات الحقن ، والتي تعتبر أساسية للتنمية الاقتصادية والتكنولوجية والاقتصادية في أمتنا. وعلى أساس الرفاه المادي. كل عام ، يستخدم أكثر من 5000 باحث APs لإنتاج أكثر من 2000 منشور ، وتفصيل الاكتشافات المهمة وحل هياكل البروتين البيولوجية الأكثر أهمية من أي مستخدم آخر لمرافق أبحاث الأشعة السينية. تكمن التقنيات المبتكرة لعلماء APS والمهندسين في تطوير مسرعات ومصادر الضوء. وتشمل هذه أجهزة الإدخال التي تنتج الأشعة السينية المشرقة للغاية التي يحققها الباحثون ، والعدسات التي تركز الأشعة السينية وصولاً إلى عدد قليل من أجهزة القياس النانوية ، والأدوات التي تزيد من تفاعل الأشعة السينية مع العينة قيد الدراسة ، والأجهزة التي تجمع وتجميع x -البرمجيات. إدارة كميات كبيرة من البيانات من دراسات APS.
استخدم هذا البحث الموارد من مصدر الفوتون المتقدم ، وهو مرفق مكتب مستخدمي العلوم الذي يديره مكتب وزارة الطاقة من قبل مختبر Argonne الوطني التابع لشركة Doe of Science بموجب العقد رقم DE-AC02-06CH11357.
يلتزم مختبر Argonne الوطني بحل مشاكل العلوم والتكنولوجيا الوطنية الملحة. يقوم مختبر أرغون الوطني ، وهو أول مختبر وطني في الولايات المتحدة ، بإجراء البحوث العلمية الأساسية والتطبيقية المتطورة في كل تخصص علمي تقريبًا. يعمل باحثو المختبر الوطني في أرجون عن كثب مع باحثين من مئات الشركات والجامعات والوكالات الفيدرالية والولائية والبلدية لمساعدتهم على حل مشاكل محددة ، وتعزيز القيادة العلمية الأمريكية ، وبناء مستقبل أفضل للأمة. لدى Argonne موظفين من أكثر من 60 جنسيات ويديرها شركة Argonne LLC في شيكاغو ، وهي جزء من مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.
يعد مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية أكبر متعة لأبحاث العلوم الفيزيائية في الولايات المتحدة ويعمل على مواجهة بعض التحديات الأكثر إلحاحًا في عصرنا. لمزيد من المعلومات ، تفضل بزيارة https: // energy gy .gov/science.
وقت النشر: نوفمبر -06-2023