Genoemd naar de helderste ster aan de nachtelijke hemel, Sirius is een van de eerste synchrotronlichtbronnen van de vierde generatie ter wereld en bevindt zich in de stad Campinas in de staat São Paulo, Brazilië.
De meest complexe en grootste apparatuur die ooit in het land is gebouwd, Sirius, zal wetenschappers in staat stellen grensverleggend onderzoek te ontwikkelen. Er worden baanbrekende ontdekkingen verwacht op verschillende gebieden zoals energie, milieu en gezondheid. Sirius is ontworpen om - net als de ster - het helderste licht te hebben van alle apparatuur in zijn soort. En het is klaar voor gebruik.
Sirius is ondergebracht in een grote particuliere instelling, het Braziliaanse Centrum voor Onderzoek naar Energie en Materialen (CNPEM), dat onder toezicht staat van het Braziliaanse Ministerie van Wetenschap, Technologie en Innovatie (MCTI).
De instelling stuurt andere vier nationale laboratoria aan. Als instelling zonder winstoogmerk, gericht op onderzoek en ontwikkeling, ondersteunt CNPEM innovatie op verschillende gebieden zoals materialen, gezondheid, voeding, milieu, energie en nog veel meer. CNPEM kan wetenschappelijke en technologische kennis van alle nationale laboratoria integreren.
Sirius werkt als een (enorme) microscoop en bestrijkt een groot deel van het elektromagnetische spectrum; zijn licht gaat van infrarode golven tot ultraviolet en omvat ook röntgenstraling. Uitgerust met dat alles zal Sirius in staat zijn vele materiaalkenmerken op moleculair en atomair niveau bloot te leggen en zelfs elektronische structuren te onderzoeken.
Dit maakt multidisciplinair onderzoek mogelijk dat academische en industriële vragen zal beantwoorden. Om het synchrotronlicht te produceren, worden geladen deeltjes - zoals elektronen - versneld tot naast de lichtsnelheid in een traject dat wordt gecontroleerd door magnetische velden.
Vandaag bestaat er in de wereld meer dan één apparaat analoog aan Sirius, zoals de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Frankrijk. En vóór Sirius maakte de instelling CNPEM gebruik van een ander soortgelijk apparaat, de eerste Braziliaanse synchrotron lichtbron - bekend als de UVX -. veel kleiner dan Sirius, met een hoge betrouwbaarheid en stabiliteit. Toen Sirius klaar was, werd de apparatuur echter uitgeschakeld. In de loop der jaren hadden wetenschappers meer informatie nodig dan de UVX kon leveren, waarbij de grenzen van de fysieke ruimte en de technische mogelijkheden werden bereikt.
In een tijdlijn, de eerste discussie over het Sirius project was in 2003, waarbij het project vorm begon te krijgen. De bouw van het gebouw begon in 2015, en in 2018 werd het eindelijk ingehuldigd.
Hoewel het gebouw klaar was, de volgende fase van het plaatsen van alle apparatuur binnen was nog maar net begonnen.
In tegenstelling tot de UVX die alleen materialen aan de oppervlakte kon analyseren, kan de door Sirius opgewekte energie doordringen in harde en vaste materialen met een diepte van centimeters.
"Het was alsof je een foto bij weinig licht maakte - zegt Antonio José Roque da Silva, natuurkundige, directeur van CNPEM en SIRIUS in een verklaring over de UVX. "Sirius heeft meer lichtintensiteit, en daardoor legt hij sneller vast, als een film in plaats van een foto".
Sirius zal twee keer meer energie hebben en 360 keer minder straling, wat leidt tot verschillende lichtfrequenties die een miljard keer helderder zijn dan UVX.
Wat betreft de werking van de apparatuur, dit is Sirius basisstructuur:
De basisstructuur van de Synchrotron Light Source bestaat hoofdzakelijk uit twee grote reeksen deeltjesversnellers, de Injectiesysteem en de Opslagring.
Het injectiesysteem omvat de lineaire versneller, of Linac, en de injectorsynchrotron, of booster.
Samen hebben beide tot taak de elektronenbundel te produceren en te versnellen tot deze het energieniveau bereikt dat nodig is om in de Opslagring te werken.
Bovendien zijn er twee transportleidingen, waarvan de ene de elektronenbundel van de Linac naar de Booster overbrengt en de andere van de Booster naar de Opslagring.
De Linac produceert een stroompuls op gepulseerde wijze, namelijk twee keer per seconde, en vervolgens wordt de geproduceerde stroompuls in de Booster geïnjecteerd.
Eenmaal in de Booster worden de elektronenbundels versneld tot het energieniveau dat nodig is om in de Opslagring te worden geïnjecteerd.
De Opslagring, de belangrijkste versneller, die verantwoordelijk is voor het langdurig opslaan van de elektronenbundel, is dan weer de plaats waar uiteindelijk het synchrotronlicht wordt geproduceerd.
Bovendien wordt, om de route van de elektronenbundel te controleren, een combinatie van verschillende magneten gebruikt die een magnetisch veld produceren, - of magnetisch rooster - om de focus te handhaven en de route van de elektronenbundel te corrigeren.
Uiteindelijk zal het synchrotronlicht beschikbaar zijn in experimentele stations rond de Opslagring, de zogenaamde Beamlines - hier zullen wetenschappers hun materiaalmonsters plaatsen en gegevens produceren om deze verder te bestuderen.
De afbeelding hierboven - beschikbaar op de CNPEM-website - toont een illustratie van SIRIUS, waarbij de door de blauwe cirkel weergegeven Opslagring een omtrek van ongeveer 518 meter heeft, terwijl de in oranje weergegeven Booster ongeveer 496 meter bedraagt.
Linac daarentegen is veel kleiner in omvang, met slechts 32 meter, weergegeven door de roze lijn.
Deze synchrotronlichtbronnen van de vierde generatie zullen wetenschappers dus helpen om -letterlijk- dieper te gaan in hun onderzoek, waarbij zij de beschikking krijgen over ruimte en betere instrumenten om complexe onderwerpen te analyseren.
Zo zal een meer geavanceerde bodemanalyse de kennis over de ontwikkeling van meststoffen vergroten, wat zal leiden tot de productie van minder giftige landbouwproducten, wat de volksgezondheid en het milieu ten goede zal komen.
Ook zal Sirius wetenschappers in staat stellen nieuwe materialen te ontwikkelen dankzij een vollediger studie van de structuur van nanodeeltjes.
Op 21 oktober 2020 werd de eerste Sirius-bundellijn, Manacá genaamd, geopend voor onderzoek. Deze lijn is bedoeld om zich te richten op macromoleculen, waarbij eiwitten en hun interacties met geneesmiddelen worden bestudeerd.
In de toekomst zullen nog vijf bundellijnen worden opengesteld voor gebruik, namelijk Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê en Mogno. Elk van deze lijnen zal zich richten op een specifiek type analyse. De installatie van deze bundellijnen is momenteel in een vergevorderd stadium en tegen eind 2021 zouden sommige ervan voltooid moeten zijn.
In totaal zal de Sirius-structuur 14 werkstations hebben. Het volledige project omvat zeven andere bundellijnen, die naar verwachting in 2021 zullen worden geopend. Het aantal bundellijnen kan echter geleidelijk worden uitgebreid tot maximaal 40 experimentele stations.
Bekijk een video over de bouw van Sirius hiermet getuigenissen en verklaringen rechtstreeks van de betrokken ingenieurs.
En u kunt ook een bezoek brengen aan Officiële website CNPEM die alle informatie heeft over het SIRIUS-project.
Uiteindelijk houdt Sirius niet alleen verwachtingen in voor Braziliaanse wetenschappers, maar de opwinding over de vooruitgang van het onderzoek gaat de hele wereld rond. Go wetenschap!
En weet je dat je een foto van je computer kunt uploaden en in je infographic kunt gebruiken? Ja, dat kan!
Zo heb ik mijn infographic in dit artikel gemaakt! Heel cool, toch?
Dus, laten we naar Let op de grafieken start uw nieuwe creatie!
Abonneer u op onze nieuwsbrief
Exclusieve inhoud van hoge kwaliteit over effectieve visuele
communicatie in de wetenschap.
Dutch 
English 
Chinese 
Japanese 
German 
Spanish 
Portuguese 
Russian 
French 
Italian