כדור הארץ הוא מערכת אקולוגית מורכבת, ומקומנו בה תלוי בגורמים רבים ושונים.מבריאות הקרקע לאיכות האוויר ועד להתנהגותם של צמחים ומיקרואורגניזמים, הבנת העולם הטבעי שלנו ושאר תושביו היא קריטית להישרדותנו.ככל שהאקלים ממשיך להשתנות, חקר הסביבה וצורות החיים המגוונות שלה רק יהפוך חשוב יותר.
באוקטובר 2023, ה-Advanced Photon Source (APS), מתקן משתמש במשרד המדע במעבדה הלאומית Argonne של משרד האנרגיה האמריקאי (DOE), ישיק רשמית תוכנית חדשה להרחבת יכולות המחקר והניתוח הביולוגי והסביבתי ב- המעבדות המובילות בעולם.שדה רנטגן.חברה בשם eBERlight קיבלה לאחרונה אישור מהתוכנית למחקר ביולוגי וסביבתי (BER) של משרד האנרגיה האמריקאי.המטרה היא לחבר בין חוקרים שעורכים ניסויים במשימת BER לבין משאבי מדעי הרנטגן המובילים בעולם של APS.על ידי הרחבת הגישה ליכולות המגוונות של APS, הוגי eBERlight מקווים לגלות שיטות מדעיות חדשות ולמשוך צוותים בינתחומיים חדשים של חוקרים לחקור נקודות מבט חדשות על העולם שבו אנו חיים.
"זו הזדמנות ליצור משהו חדש שלא היה קיים ב-APS בעבר", אמרה מגבישת החלבון הלאומית של Argonne, קרוליין מיכלסקה, שמובילה את העבודה על eBERlight. â�<“我们正在扩大准入范围，以适应更多的生物和环境研究，并且由于诠并且由于诌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，并且由于诠并且由于诌"אנחנו מרחיבים את הגישה כדי לאפשר יותר מחקר ביולוגי וסביבתי, ומכיוון שהתוכנית כל כך חדשה, המדענים שישתמשו במתקן עוזרים לנו לפתח אותו".
מאז היווסדה בשנות ה-90, APS הייתה מובילה בתחום "הגבישים המקרומולקולריים" במחקר ביולוגי.מדענים משתמשים בטכנולוגיה זו כדי ללמוד עוד על מחלות זיהומיות ווירוסים כדי להניח את הבסיס לחיסונים וטיפולים.APS שואפת כעת להרחיב את הצלחתה לתחומי חיים אחרים ומדעי הסביבה.
בעיה אחת בהתרחבות זו היא שמדענים ביולוגיים וסביבתיים רבים אינם מודעים ליכולות של ה-APS לסייע להם לקדם את המחקר שלהם ואינם מכירים את תהליך הפקת קרני רנטגן בהירות של עצם.כמו כן, מדענים רבים אינם יודעים איזו מבין תחנות הניסוי הרבות של APS, הנקראות beamlines, היא הבחירה הטובה ביותר עבור הניסויים שלהם, שכן כל תחנה מותאמת למדע וטכנולוגיה ספציפיים.
מיכלסקה אמרה שכאן נכנסת לתמונה eBERlight.היא תיארה את זה כמערכת אקולוגית וירטואלית שנועדה לחבר מדענים עם הטכנולוגיות הנכונות בנתיב ה-APS הנכון.החוקרים יציגו הצעות לצוות eBERlight שיעזור ליישר את התכנון הניסוי לערוץ הנכון לביצוע המחקר המוצע.היא אמרה שמגוון היכולות של APS פירושו של eBERlight יכולה להיות השפעה על פני תחומים מרובים של ביולוגיה ומדעי הסביבה.
"אנחנו בוחנים מה חוקרי BER חוקרים וכיצד נוכל להשלים את המחקר הזה", אמרה. 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."חלק מהחוקרים האלה מעולם לא השתמשו בסינכרוטרון כמו APS.הם לומדים אילו כלים זמינים ואיזה שאלות מדעיות ניתן לטפל ב-APS שלא ניתן לעשות במקומות אחרים.”
"זו הזדמנות לבנות משהו חדש שלא היה קיים ב-APS בעבר.אנחנו מרחיבים את היקף המחקר הביולוגי והסביבתי, ומכיוון שמדובר במחקר חדש, המדענים שישתמשו במתקן עוזרים לנו לפתח את הפרויקט.- קרוליין מיכלסקה, המעבדה הלאומית של ארגון
באשר למדע הספציפי ש-eBERlight תקדם, מיכלסקה אמרה שהוא יכלול הכל, החל מחקרי קרקע ועד לגידול צמחים, היווצרות עננים ודלק ביולוגי.סטפן ווג'ט, סגן מנהל חטיבת מדע הרנטגן של APS, הוסיף את מחזור המים לרשימה, וציין שמידע זה הוא קריטי להבנה טובה יותר של תנאי האקלים המשתנים.
"אנחנו לומדים שאלות הקשורות למדעי האקלים, ואנחנו צריכים להמשיך ולחקור אותן", אמר פוגט. 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。”"עלינו להבין כיצד להילחם בהשלכות האקולוגיות העמוקות של שינויי האקלים."
בעוד eBERlight הושק רשמית באוקטובר, APS תישאר בהפסקה של שנה כחלק משדרוג מתקן מקיף.במהלך תקופה זו, הצוות יפעל לחקור ולפתח מערכת דגימה ביולוגית וסביבתית, לפתח מאגרי מידע ולבצע הסברה לתכנית.
כאשר APS תחזור לאינטרנט בשנת 2024, היכולות שלה יורחבו משמעותית.צוות eBERlight יתקשר בהסכמים ארוכי טווח עם 13 ערוצי APS המייצגים מגוון רחב של טכנולוגיות.למדענים הפועלים באמצעות eBERlight תהיה גם גישה למשאבי ארגון, כגון מתקן המחשוב Argonne, שבו נמצאים מחשבי העל של משרד המדע של משרד המדע DOE ומחשבי-על מעבדתיים, והמרכז לאפיון חלבון מתקדם, שבו חלבונים מתגבשים ומוכנים עבור אָנָלִיזָה.
ככל שהתוכנית תתפתח, היא תמנף קשרים עם מתקני משתמש אחרים של משרד ה-DOE למדע, כמו המעבדה הלאומית למדעי מולקולרי סביבתי של Pacific Northwest National Laboratory ומכון הגנום המשותף במעבדה הלאומית לורנס ברקלי.
"צריך כפר כדי לגדל ילד, אבל צריך כפר גדול עוד יותר כדי לפתור בעיה מדעית", אמר הפיזיקאי של ארגון זו פינפרוק, חבר בצוות eBERlight. â�<“我喜欢eBERlight 的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨画璢眐烐科学探索. â�<“我喜欢eBERlight 的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨画璢眐烐科学探索."אני אוהב את הטבע הרב-גוני של eBERlight שכן הוא שואף ליצור פלטפורמה משולבת שמקדם מחקר מדעי למערכות ביולוגיות, יבשתיות ואקולוגיות.זה נשמע פשוט, אבל ההיקף וההשפעה הפוטנציאלית הם עצומים.”
הרעיון של eBERlight היה בהתהוות שנים, על פי קן קמנר, פיזיקאי בכיר ומנהיג קבוצות במעבדה הלאומית של Argonne.קמנר עבד ב-APS במשך 27 שנות המעבדה, שחלק ניכר מהן עסק בחיבור חוקרי איכות הסביבה למשאבי המוסד.כעת eBERlight תמשיך בעבודה זו בקנה מידה גדול יותר, אמר.הוא מצפה לראות אילו פריצות דרך חדשות ייעשו באמצעות מחקר על גזי חממה, מערכות אקולוגיות של אדמות ביצות ואינטראקציות של צמחים ומיקרואורגניזמים עם אדמה ומשקעים.
המפתח להצלחה של eBERlight, לפי קמנר, הוא הכשרתם של מדעני סינכרוטרונים, כמו גם מדענים ביולוגיים וסביבתיים.
"צריך להכשיר רדיולוגים להבין טוב יותר בעיות במדעי הסביבה ולהתאים את הטכנולוגיה לפתרון טוב יותר בעיות מחקר סביבתיות", אמר. 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倇色 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倇色"אתה גם צריך לחנך את מדעני הסביבה לגבי כמה טובים מקורות האור בפתרון הבעיות האלה.זה נעשה על מנת לצמצם את החסמים למשיכתם.”
לורן צ'פון, סגן מנהל המעבדה למדע פוטון ומנהל APS, אמר שהתוכנית החדשה פירושה דמוקרטיזציה של הגישה ל-APS וליכולותיה.
"תוכנית זו שולחת מסר חשוב לפיו APS היא משאב קריטי עבור האומה, המסוגל לפתח תוכניות המסייעות בפתרון בעיות דוחקות, במקרה זה בעיות סביבתיות וביולוגיות", אמר צ'פון. 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分竣提供端分竹斂” 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分竣提供端分竹斂”"eBERlight תספק פתרון מקיף למדענים המבקשים לפתור בעיות במדעי החיים בעלות רלוונטיות מעשית."
"אני מקווה שלא משנה באילו אתגרים גדולים מתמודדים מדענים, APS יכולה לעזור להם", אמרה. 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。”"הנושאים האלה משפיעים על כולנו".
מתקן מחשוב מנהיגות Argonne מספק לקהילה המדעית וההנדסית יכולות מחשוב-על כדי לקדם גילוי והבנה בסיסיים במגוון רחב של דיסציפלינות.נתמך על ידי תוכנית המחקר המחשוב המדעי המתקדם (ASCR) של משרד האנרגיה האמריקאי (DOE), ALCF הוא אחד משני מרכזי מחשוב מובילים של DOE המוקדשים למדע פתוח.
מקור הפוטון המתקדם (APS) של משרד האנרגיה האמריקני למדע במעבדה הלאומית של ארגון הוא אחד ממקורות רנטגן היצרניים ביותר בעולם.APS מספקת צילומי רנטגן בהירות גבוהה לקבוצה מגוונת של חוקרים במדעי החומרים, כימיה, פיזיקת החומר המעובה, מדעי החיים והסביבה ומחקר יישומי.קרני רנטגן אלו אידיאליות ללימוד חומרים ומבנים ביולוגיים;הפצה של אלמנטים;מצבים כימיים, מגנטיים ואלקטרוניים;כמו גם מגוון מערכות הנדסיות חשובות מבחינה טכנולוגית, החל מסוללות ועד חרירי הזרקה, שהן הבסיסיות להתפתחות הכלכלית, הטכנולוגית והכלכלית של האומה שלנו.והבסיס לרווחה החומרית.בכל שנה, יותר מ-5,000 חוקרים משתמשים ב-APS כדי לייצר יותר מ-2,000 פרסומים, המפרטים תגליות חשובות ופותרים מבני חלבון ביולוגיים חשובים יותר מכל משתמש אחר במתקני מחקר רנטגן.הטכנולוגיות החדשניות של מדעני ומהנדסי APS עומדות בבסיס הפיתוח של מאיצים ומקורות אור.אלה כוללים התקני קלט המייצרים את קרני הרנטגן הבהירות ביותר המוערכות על ידי חוקרים, עדשות הממקדות קרני רנטגן עד כמה ננומטרים, מכשירים הממקסמים את האינטראקציה של קרני רנטגן עם המדגם הנחקר, והתקנים האוספים ומרכיבים X -תוכנת ריי.נהל כמויות גדולות של נתונים ממחקרי APS.
מחקר זה השתמש במשאבים מ-Advanced Photon Source, מתקן משתמש של DOE Office of Science המנוהל על ידי המעבדה הלאומית Argonne של DOE Office of Science תחת חוזה מס' DE-AC02-06CH11357.
המעבדה הלאומית של Argonne מחויבת לפתור בעיות מדע וטכנולוגיה לאומיות דחופות.המעבדה הלאומית Argonne, המעבדה הלאומית הראשונה בארצות הברית, עורכת מחקר מדעי בסיסי ויישומי מתקדם כמעט בכל דיסציפלינה מדעית.חוקרי המעבדה הלאומית של Argonne עובדים בשיתוף פעולה הדוק עם חוקרים ממאות חברות, אוניברסיטאות וסוכנויות פדרליות, מדינתיות ועירוניות כדי לעזור להם לפתור בעיות ספציפיות, לקדם מנהיגות מדעית בארה"ב ולבנות עתיד טוב יותר לאומה.ל-Argonne עובדים של יותר מ-60 לאומים והיא מנוהלת על ידי Argonne LLC בשיקגו, חלק ממשרד המדע של משרד האנרגיה האמריקאי.
משרד המדע של משרד האנרגיה של ארה"ב הוא המממן הגדול ביותר של מחקר מדעי הפיזיקלי בארצות הברית ופועל להתמודד עם כמה מהאתגרים הדחופים ביותר של זמננו.למידע נוסף, בקר בכתובת https://energygy.gov/science.
זמן פרסום: נובמבר-06-2023