Его цель — создавать интенсивные лучи света , особые характеристики которых полезны во многих областях научных исследований. В частности, его можно использовать для исследования структуры и свойств широкого спектра материалов: от белков (чтобы предоставить информацию для разработки новых и лучших лекарств) до инженерных компонентов (таких как лопасть вентилятора авиационного двигателя [1] ). сохранению археологических артефактов (например, флагмана Генриха VIII « Мэри Роуз» [2] [3] ).
В мире существует более 50 источников света. [4] Алмазный синхротрон средней энергии с энергией 3 ГэВ в настоящее время работает с 32 лучами .
Diamond выпустил свой первый пользовательский луч в конце января 2007 года и был официально открыт королевой Елизаветой II 19 октября 2007 года. [5] [6]
Строительство
Проектное исследование в 1990-х годах было завершено в 2001 году учеными из Дарсбери, а строительство началось после создания управляющей компании Diamond Light Source Ltd. [7]
Затраты на строительство в размере 260 миллионов фунтов стерлингов покрыли здание синхротрона, ускорители внутри него, первые семь экспериментальных станций (лучевые линии) и прилегающий офисный блок Diamond House.
Управление
Объект управляется Diamond Light Source Ltd, [8] совместным предприятием , созданным в марте 2002 года. Компания получает 86% финансирования от правительства Великобритании через Совет по науке и технологиям (STFC) и 14% от Wellcome. Доверять .
Частицы, которые использует Даймонд, представляют собой электроны , движущиеся с энергией 3 ГэВ [10] по накопителю длиной 561,6 м . Это не настоящий круг, а 48-гранный многоугольник с изгибающимся магнитом в каждой вершине и прямыми участками между ними. [11] Изгибающие магниты представляют собой дипольные магниты , магнитное поле которых отклоняет электроны, направляя их по кольцу. Поскольку Diamond является источником света третьего поколения ( требуется дальнейшее объяснение ), в нем также используются специальные массивы магнитов, называемые вставными устройствами. Это заставляет электроны колебаться, и именно их внезапное изменение направления заставляет электроны испускать исключительно яркий луч электромагнитного излучения, более яркий, чем одиночный изгиб при прохождении через изгибающий магнит. Это синхротронный свет, используемый для экспериментов. Однако в некоторых лучах используется свет исключительно от изгибающего магнита без необходимости использования устройства для введения.
Электроны достигают этой высокой энергии через ряд ступеней предварительного ускорителя, прежде чем инжектироваться в накопительное кольцо на 3 ГэВ:
бустерный синхротрон на энергию 100 МэВ – 3 ГэВ (окружность 158 м).
Алмазный синхротрон расположен в серебряном тороидальном здании окружностью 738 м, занимающем площадь более 43 300 квадратных метров, или площадь более шести футбольных полей . Он содержит накопительное кольцо и ряд каналов [12] с линейным ускорителем и разгонным синхротроном , расположенными в центре кольца. Эти лучи представляют собой экспериментальные станции, где взаимодействие синхротронного света с веществом используется в исследовательских целях. Когда Diamond был введен в эксплуатацию в 2007 году, было доступно семь линий луча, и по мере продолжения строительства в эксплуатацию вводились новые. По состоянию на апрель 2019 года в эксплуатации находилось 32 канала. В конечном итоге Diamond предназначен для размещения около 33 лучей, поддерживающих науки о жизни, физике и окружающей среде.
Даймонд также является домом для одиннадцати электронных микроскопов . Девять из них являются криоэлектронными микроскопами, специализирующимися на науках о жизни, в том числе два предоставлены для промышленного использования в сотрудничестве с Thermo Fisher Scientific; оставшиеся два микроскопа предназначены для исследования современных материалов. [13]
Тематические исследования
В сентябре 2007 года ученые из Кардиффского университета под руководством Тима Уэсса обнаружили, что Алмазный синхротрон можно использовать для просмотра скрытого содержания древних документов путем освещения , не открывая их (проникая в слои пергамента ). [14] [15]
В ноябре 2010 года данные, собранные в Даймонде Имперским колледжем Лондона, легли в основу статьи в журнале Nature , продвигающей понимание того, как ВИЧ и другие ретровирусы заражают клетки человека и животных. [16] [17] Полученные результаты могут позволить усовершенствовать генную терапию для исправления генетических нарушений.
В июне 2011 года данные Даймонда привели к появлению в журнале Nature статьи, подробно описывающей трехмерную структуру белка рецептора гистамина H1 человека . Это привело к разработке антигистаминных препаратов «третьего поколения» — препаратов, эффективных против некоторых видов аллергии без побочных эффектов. [18] [19]
В декабре 2017 года Великобритания учредила организацию «Синхротронные методы для африканских исследований и технологий» (СТАРТ) с финансированием в размере 3,7 миллиона фунтов стерлингов за счет исследований и инноваций Великобритании на 3 года. Целью START было предоставление доступа африканским исследователям, специализирующимся на энергетических материалах и структурной биологии. Этот шаг является круговым для создания первого африканского источника света . [20] [21]
Опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences в апреле 2018 года, совместная работа пяти учреждений, включая ученых из Diamond, использовала три макромолекулярных пучка Diamond, чтобы выяснить подробности того, как бактерия использует пластик в качестве источника энергии. Данные высокого разрешения позволили исследователям определить работу фермента, который разлагает пластиковый ПЭТ . Впоследствии было проведено компьютерное моделирование для исследования и, таким образом, улучшения этого механизма. [22]
В статье, опубликованной в журнале Nature в 2019 году, описывалось, как всемирное междисциплинарное сотрудничество разработало несколько способов контроля металлических наночастиц, включая синтез со значительно сниженной стоимостью для использования в качестве катализаторов для производства товаров повседневного спроса. [23]
Исследования, проведенные в Diamond Light Source в 2020 году, помогли определить атомную структуру SARS‑CoV‑2 , вируса, ответственного за COVID-19 . [24]
^ Diamond и Rolls-Royce освещают самую большую в мире синхротронную сцену
^ Высокотехнологичные решения по консервации старого военного корабля - Diamond Lights Source
^ Подкаст - Доктор Марк Джонс из The Mary Rose Trust обсуждает свое исследование.
^ "Lightsources.org: Источники света мира" . 2019 . Проверено 5 октября 2019 г.
^ Diamond News: Ее Величество Королева официально открывает алмазный источник света
^ ««Супермасштаб» открывается для бизнеса» . 5 февраля 2007 г.
^ Название DIAMOND было первоначально придумано Майком Пулом (создателем проекта DIAMOND) и представляло собой аббревиатуру, означающую DIpole And Multipole Output for the Nation в Дарсбери. Поскольку сейчас это место находится в Оксфордшире, а не в Дарсбери, название отражает одновременно жесткий (имеется в виду «жесткий» рентгеновский диапазон электромагнитного спектра ) и яркий синхротронный свет.
^ Diamond Light Source Ltd. Архивировано 7 июля 2013 г. в Wayback Machine.
^ Строго говоря, когда они испытывают ускорение, перпендикулярное направлению их движения.
^ Эквивалентно ускорению их напряжением 3 миллиарда вольт; 1 электронвольт — это энергия, которую приобретает электрон при ускорении разностью потенциалов в 1 вольт.
^ «Внутри алмаза» (PDF) . Алмазный источник света. 2015. Архивировано из оригинала (PDF) 20 ноября 2018 года . Проверено 5 октября 2019 г.
^ «Текущий список алмазных Beamlines» . Архивировано из оригинала 2 февраля 2016 года . Проверено 9 августа 2011 г.
^ «Разработка линии луча и техническое резюме - Алмазный источник света» . www.diamond.ac.uk . Проверено 5 октября 2019 г.
^ «'Супер-область', чтобы увидеть скрытые тексты» . 13 сентября 2007 г.
^ «Алмаз: разгадка тайн древних пергаментов». Архивировано из оригинала 8 августа 2011 года . Проверено 9 августа 2011 г.
^ Diamond News: Рентгеновские лучи освещают механизм, используемый ВИЧ для атаки на ДНК человека.
^ Diamond News: Прорыв в области гистаминовых рецепторов H1 предвещает улучшение лечения аллергии
^ Симамура, Тацуро (2011). «Структура человеческого комплекса гистаминовых рецепторов H1 с доксепином». Природа . 475 (7354): 65–70. дои : 10.1038/nature10236. ПМК 3131495 . ПМИД 21697825.
^ «GCRF - СТАРТ: Синхротронные методы для африканских исследований и технологий».
^ Никлин, Крис; Стредвик, Ребекка; Сьюэлл, Тревор (2 января 2022 г.). «Синхротронные методы для африканских исследований и технологий: шаг вперед в структурной биологии и энергетических материалах». Новости синхротронного излучения . 35 (1): 14–19. Бибкод : 2022SRNew..35a..14N. дои : 10.1080/08940886.2022.2043684 . ISSN 0894-0886. S2CID 247431515.
^ Алмазный источник света. «Решение проблемы загрязнения пластиком на горизонте - алмазный источник света». www.diamond.ac.uk . Проверено 5 октября 2019 г.
^ «Всемирное научное сотрудничество привело к прорыву в катализе - алмазному источнику света» . www.diamond.ac.uk . Проверено 5 октября 2019 г.
^ «Синхротроны на передовой линии коронавируса». 2020 . Проверено 3 июля 2021 г.
↑ Лаура Геггель (7 февраля 2024 г.). «Свиток, обугленный во время извержения Везувия, частично расшифрован, что принесло исследователям премию в 700 000 долларов» . www.livscience.com . Проверено 8 февраля 2024 г.
Внешние ссылки
Официальный веб-сайт
Алмаз: британский ответ на статью в журнале Large Hadron Collider Guardian , описывающую машину и ее применение.
