NEU-DELHI: Chinas neuestes wissenschaftlicher MeilensteinDie Hochenergetische Photonenquelle (HEPS) soll das erste Synchrotron der vierten Generation sein Lichtquelle in Asien, wird Ende dieses Jahres seinen Betrieb aufnehmen. Diese 4,8 Milliarden Yuan (665 Millionen US-Dollar) teure Anlage liegt etwa 50 Kilometer von Peking in Huairou entfernt und verspricht, die wissenschaftliche Forschung mit einigen der hellsten Synchrotron-Röntgenstrahlen weltweit zu verbessern.
Pedro Fernandes Tavares, ein Physiker, der die Beschleunigerabteilung am schwedischen MAX IV-Labor leitet, bemerkte dazu Fähigkeiten der Einrichtung„Es wird sicherlich eine hochmoderne Installation sein, die herausragende Wissenschaft ermöglichen wird“, sagte er. Das HEPS ist darauf ausgelegt, Elektronen innerhalb seines Speicherrings mit einem Umfang von 1,36 Kilometern auf Energien von 6 Gigaelektronenvolt zu beschleunigen. Dieser Prozess wird hochenergetische Röntgenstrahlen erzeugen, die tief in Proben eindringen und komplizierte Details im Nanometerbereich offenbaren können, heißt es in einem Bericht in der Zeitschrift Nature.
Das HEPS wird die Zeitauflösung von Experimenten erheblich verbessern und Messungen in Hunderten von Nanosekunden durchführen, verglichen mit den Millisekunden, die Synchrotrons der dritten Generation wie die Shanghai Synchrotron Radiation Facility benötigen. „Seine Zeitauflösung wird 10.000 Mal besser sein als die, die Synchrotrons der dritten Generation erreichen“, erklärte Ye Tao, Beamline-Wissenschaftler am Institut für Hochenergiephysik (IHEP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der an HEPS arbeitet.
Bis 2025 wird die Anlage 14 Strahllinien für eine Vielzahl von Experimenten in Bereichen von der Biomedizin bis zur Physik der kondensierten Materie bieten, wobei eine Erweiterung auf bis zu 90 Strahllinien geplant ist. Tao beschrieb die potenziellen Auswirkungen von HEPS und erklärte, es werde „jeden wissenschaftlichen Bereich außer der Mathematik beeinflussen“.
Es wird erwartet, dass die leistungsstarken Röntgenstrahlen von HEPS auch die Art und Weise verändern werden, wie Forscher die atomare Struktur von Proteinen untersuchen. Tavares hob die Fortschritte hervor und sagte: „Ältere Synchrotrons erfordern große Proben, die schwer herzustellen sind, was es nahezu unmöglich macht, kleinere Proteinkristalle zu untersuchen.“ Aber die harten Röntgenstrahlen von HEPS werden stark genug sein, um selbst die kleinsten Proben im Detail zu analysieren.“ Er fügte hinzu: „Es ist ein echter Game-Changer.“
HEPS ist Teil einer Elitegruppe von Synchrotrons der vierten Generation, darunter das schwedische MAX IV Laboratory, Sirius in Brasilien, die Extremely Brilliant Source der European Synchrotron Radiation Facility in Frankreich und die Advanced Photon Source in Illinois, USA. Diese Einrichtungen nutzen mehrfach gebogene Achromatengitter-Arrays, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, die schmaler und heller sind als die von früheren Generationen erzeugten, heißt es im Nature-Bericht.
Während sich die Anlage der Fertigstellung nähert, arbeiten die Forscher akribisch daran, die Stabilität des Strahls für zukünftige wissenschaftliche Erkundungen sicherzustellen. „Kein Strahl ist am Anfang perfekt“, sagte Yuhui Li, Physiker am IHEP und stellvertretender Leiter von HEPS, und unterstrich die laufenden Anpassungen, die erforderlich sind, um betriebliche Präzision zu erreichen.
Pedro Fernandes Tavares, ein Physiker, der die Beschleunigerabteilung am schwedischen MAX IV-Labor leitet, bemerkte dazu Fähigkeiten der Einrichtung„Es wird sicherlich eine hochmoderne Installation sein, die herausragende Wissenschaft ermöglichen wird“, sagte er. Das HEPS ist darauf ausgelegt, Elektronen innerhalb seines Speicherrings mit einem Umfang von 1,36 Kilometern auf Energien von 6 Gigaelektronenvolt zu beschleunigen. Dieser Prozess wird hochenergetische Röntgenstrahlen erzeugen, die tief in Proben eindringen und komplizierte Details im Nanometerbereich offenbaren können, heißt es in einem Bericht in der Zeitschrift Nature.
Das HEPS wird die Zeitauflösung von Experimenten erheblich verbessern und Messungen in Hunderten von Nanosekunden durchführen, verglichen mit den Millisekunden, die Synchrotrons der dritten Generation wie die Shanghai Synchrotron Radiation Facility benötigen. „Seine Zeitauflösung wird 10.000 Mal besser sein als die, die Synchrotrons der dritten Generation erreichen“, erklärte Ye Tao, Beamline-Wissenschaftler am Institut für Hochenergiephysik (IHEP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der an HEPS arbeitet.
Bis 2025 wird die Anlage 14 Strahllinien für eine Vielzahl von Experimenten in Bereichen von der Biomedizin bis zur Physik der kondensierten Materie bieten, wobei eine Erweiterung auf bis zu 90 Strahllinien geplant ist. Tao beschrieb die potenziellen Auswirkungen von HEPS und erklärte, es werde „jeden wissenschaftlichen Bereich außer der Mathematik beeinflussen“.
Es wird erwartet, dass die leistungsstarken Röntgenstrahlen von HEPS auch die Art und Weise verändern werden, wie Forscher die atomare Struktur von Proteinen untersuchen. Tavares hob die Fortschritte hervor und sagte: „Ältere Synchrotrons erfordern große Proben, die schwer herzustellen sind, was es nahezu unmöglich macht, kleinere Proteinkristalle zu untersuchen.“ Aber die harten Röntgenstrahlen von HEPS werden stark genug sein, um selbst die kleinsten Proben im Detail zu analysieren.“ Er fügte hinzu: „Es ist ein echter Game-Changer.“
HEPS ist Teil einer Elitegruppe von Synchrotrons der vierten Generation, darunter das schwedische MAX IV Laboratory, Sirius in Brasilien, die Extremely Brilliant Source der European Synchrotron Radiation Facility in Frankreich und die Advanced Photon Source in Illinois, USA. Diese Einrichtungen nutzen mehrfach gebogene Achromatengitter-Arrays, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, die schmaler und heller sind als die von früheren Generationen erzeugten, heißt es im Nature-Bericht.
Während sich die Anlage der Fertigstellung nähert, arbeiten die Forscher akribisch daran, die Stabilität des Strahls für zukünftige wissenschaftliche Erkundungen sicherzustellen. „Kein Strahl ist am Anfang perfekt“, sagte Yuhui Li, Physiker am IHEP und stellvertretender Leiter von HEPS, und unterstrich die laufenden Anpassungen, die erforderlich sind, um betriebliche Präzision zu erreichen.