مصدر ضوء متطور

يُعدّ مصدر الضوء المتقدم ( ALS) مرفقًا بحثيًا في مختبر لورانس بيركلي الوطني في بيركلي ، كاليفورنيا . وهو من ألمع مصادر الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية اللينة في العالم ، وأول مصدر ضوء سنكروتروني من "الجيل الثالث" ^{[ 1 ]} في نطاق طاقته، حيث يوفر مصادر متعددة شديدة السطوع لضوء قصير الموجة مكثف ومتماسك، لاستخدامه في التجارب العلمية من قبل باحثين من جميع أنحاء العالم. يتم تمويله من قبل وزارة الطاقة الأمريكية ، وتديره جامعة كاليفورنيا . المدير الحالي هو ديمتري أرغيريو. ^{[ 2 ]}

يخدم مرفق ALS حوالي 2000 باحث (مستخدم) سنويًا من مختبرات أكاديمية وصناعية وحكومية حول العالم. تُجرى التجارب في ALS على ما يقارب 40 خطًا شعاعيًا تعمل في وقت واحد لأكثر من 5000 ساعة سنويًا، مما ينتج عنه ما يقارب 1000 منشور علمي سنويًا في مجالات متنوعة. يمكن لأي باحث مؤهل التقدم بطلب لاستخدام أحد خطوط ALS الشعاعية. وتُستخدم مراجعة الأقران لاختيار أهم المقترحات الواردة من الباحثين المتقدمين لاستخدام خطوط ALS الشعاعية. لا تُفرض أي رسوم على استخدام الخطوط الشعاعية إذا كان بحث المستخدم غير مملوك (أي إذا كان المستخدم يخطط لنشر النتائج في المجلات العلمية المفتوحة). حوالي 16% من المستخدمين من خارج الولايات المتحدة.

تُجبر حزم الإلكترونات، التي تسافر بسرعة تقارب سرعة الضوء، على اتخاذ مسار دائري تقريبًا بواسطة مغناطيسات في حلقة تخزين ALS. وبين هذه المغناطيسات، توجد أقسام مستقيمة تُجبر فيها الإلكترونات على اتخاذ مسار متعرج بواسطة عشرات المغناطيسات ذات القطبية المتناوبة في أجهزة تُسمى " المموجات ". وتحت تأثير هذه المغناطيسات، تُصدر الإلكترونات حزمًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي، بدءًا من الأشعة تحت الحمراء مرورًا بالضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية وصولًا إلى الأشعة السينية. وتُسلط هذه الحزم، المُجمّعة على طول مسار الإلكترونات، عبر خطوط الحزم إلى الأجهزة في محطات التجارب النهائية.

يُعدّ ضوء الأشعة السينية اللينة منخفض الطاقة تخصصًا رئيسيًا لمرفق ALS، حيث يسدّ ثغرةً مهمةً ويكمل مرافق مصادر الضوء الأخرى التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية. كما تتوفر أشعة سينية عالية الطاقة من مواقع تُحدث فيها المغناطيسات فائقة التوصيل انحناءات فائقة في مسار الإلكترونات. تُستخدم الأشعة السينية اللينة لتوصيف البنية الإلكترونية للمادة والكشف عن البنى المجهرية بدقةٍ عاليةٍ من حيث العناصر والتركيب الكيميائي. وتستفيد الأبحاث في علوم المواد، وعلم الأحياء، والكيمياء، والفيزياء، والعلوم البيئية من هذه الإمكانيات.

الابتكارات والتطورات العلمية والتكنولوجية

• بطاريات ليثيوم أيون تدوم لفترة أطول للسيارات الكهربائية والإلكترونيات المحمولة
• التصوير المغناطيسي النانوي لتخزين البيانات بشكل مضغوط
• خلايا شمسية بلاستيكية مرنة وسهلة الإنتاج
• تسخير " التمثيل الضوئي الاصطناعي " للحصول على طاقة نظيفة ومتجددة
• تحسين الاحتراق للحصول على وقود أنظف احتراقاً
• تفاعلات كيميائية أكثر فعالية لخلايا الوقود ، ومكافحة التلوث، أو تكرير الوقود
• استخدام الميكروبات لتنظيف السموم في البيئة
• وقود حيوي أرخص من نباتات وفيرة ومتجددة
• حل هياكل البروتينات لتصميم الأدوية العقلاني
• إنتاج ترانزستورات أصغر حجماً لأجهزة كمبيوتر أكثر قوة

عندما طُرح مشروع ALS لأول مرة في أوائل ثمانينيات القرن الماضي من قِبل المدير السابق لمختبر لورانس بيركلي الوطني، ديفيد شيرلي ، شكك المتشككون في جدوى استخدام مسرع سنكروتروني مُحسَّن للأشعة السينية اللينة والأشعة فوق البنفسجية. ووفقًا للمدير السابق لمشروع ALS، دانيال شيملة ، "لطالما كانت الأسس العلمية لإنشاء مرفق من الجيل الثالث للأشعة السينية اللينة، مثل ALS، سليمة من حيث المبدأ. ومع ذلك، كان إقناع المجتمع العلمي الأوسع نطاقًا بهذا المشروع مهمة شاقة." ^{[ 3 ]}

خصصت ميزانية إدارة ريغان لعام 1987 مبلغ 1.5 مليون دولار لبناء مختبر ALS. ^{[ 4 ]} بدأت عملية التخطيط والتصميم في عام 1987، وتم وضع حجر الأساس في عام 1988، واكتمل البناء في عام 1993. وقد تضمن المبنى الجديد هيكلاً ذا قبة يعود إلى حقبة الثلاثينيات من القرن العشرين صممه آرثر براون الابن (مصمم برج كويت في سان فرانسيسكو ) لإيواء السيكلوترون الذي يبلغ قطره 184 بوصة والذي ابتكره إي أو لورانس ، وهو نسخة متطورة من أول سيكلوترون له والذي حصل بفضله على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1939 .

تم تشغيل نظام ALS في مارس 1993، وتم تدشينه الرسمي صباح يوم 22 أكتوبر 1993.

يعمل مشروع جديد يُدعى ALS-U على تطوير جهاز ALS. وقد أتاحت الاكتشافات الحديثة في فيزياء المسرعات إنتاج حزم عالية التركيز من أشعة سينية ناعمة، وهي أكثر سطوعًا بما لا يقل عن 100 مرة من تلك التي ينتجها جهاز ALS الحالي. ^{[ 5 ]}

ستخضع حلقة التخزين لعدد من التحسينات الجديدة، بالإضافة إلى حلقة تجميع جديدة. ستستخدم الحلقة الجديدة مغناطيسات قوية وصغيرة الحجم مرتبة في مصفوفة دائرية كثيفة تُسمى شبكة متعددة الانحناءات اللونية (MBA). وبالتزامن مع تحسينات أخرى في مجمع المُسرِّع، سيُنتج الجهاز المُطوَّر حزمًا ضوئية ساطعة وثابتة عالية الطاقة لدراسة المادة بتفاصيل غير مسبوقة. ^{[ 5 ]}

• الموقع الرسمي

37°52′33″ شمالاً 122°14′55″ غرباً / 37.8757° شمالاً 122.2485° غرباً / 37.8757؛ -122.2485