Ilmuwan membangun kasus untuk laser x-ray Inggris yang lebih canggih dari manapun di dunia | Berita

Ilmuwan membangun kasus untuk laser x-ray Inggris yang lebih canggih dari manapun di dunia |  Berita post thumbnail image

Game paus Paito Warna SGP 2020 – 2021.

Para peneliti telah membangun sebuah kasus dengan alasan bahwa Inggris harus berinvestasi dalam laser elektron bebas sinar-X (XFEL) utama yang akan lebih unggul dari fasilitas yang ada di seluruh dunia. Tim tersebut sekarang meminta ilmuwan lain untuk menyelesaikan survei singkat untuk menyatakan dukungan mereka pada akhir Juni. Fasilitas tersebut akan mulai beroperasi setelah tahun 2030, dengan biaya dan lokasi pastinya akan ditentukan di kemudian hari.

Pimpinan ilmiah proyek, Jon Marangos dari Imperial College London, menyoroti niat Inggris untuk menjadi ‘kekuatan super sains’, meningkatkan pengeluaran R&D hingga 2,4% dari PDB. ‘Kami tidak dapat mencapai tujuan strategis kami tanpa investasi dalam fasilitas skala besar yang mendukung multi-disiplin,’ kata Marangos Kimia Dunia.

XFEL menghasilkan pulsa sinar-X femtosecond yang seratus ribu durasi pulsa dari sumber sinkrotron skala besar, dan jutaan kali lebih cerah. Sinar tersebut dapat mengungkapkan perubahan cepat dalam struktur zat melalui difraksi, dan menerangi perubahan susunan elektroniknya secara spektroskopi. Mereka memberi para ilmuwan kesempatan untuk mempelajari proses yang alami dan penting secara teknologi secara lebih rinci dari sebelumnya.

Saat ini, ada lima negara yang mengoperasikan XFEL. Inggris sudah menjadi negara mitra European XFEL yaitu di Hamburg, Jerman. Ada juga fasilitas di AS, Jepang, Swiss, dan Korea Selatan. Marangos memperkirakan fasilitas yang ada menerima lebih dari lima kali lebih banyak aplikasi untuk akses daripada yang dapat mereka terima. Dua lagi sekarang sedang dibangun di China, serta satu lagi di AS. ‘Sangat penting bahwa Inggris terus mengembangkan rencananya di bidang XFEL,’ kata Marangos. ‘Dalam dekade terakhir telah terjadi ledakan dampak ilmiah dari mesin-mesin ini.’

Kemurnian spektral

Selama dua tahun terakhir, para ilmuwan dari berbagai disiplin ilmu telah membangun kasus ilmiah agar Inggris Raya bergabung dengan negara-negara ini. Mereka sekarang mengusulkan fasilitas dengan kemampuan yang ambisius. Ia akan dapat melakukan sinkronisasi dengan banyak sumber radiasi elektromagnetik lainnya yang menghasilkan pulsa ultra cepat, dari frekuensi terahertz, melalui spektrum yang terlihat, hingga ultraviolet yang ekstrim.

Gambar yang menunjukkan salah satu kandidat terkemuka untuk tata letak UK XFEL

Rencana sains juga menunjukkan bahwa UK XFEL akan menghasilkan sinar-X dengan kemurnian spektral yang lebih tinggi daripada fasilitas lainnya. Manfaat utama laser adalah menghasilkan radiasi dengan kemurnian spektrum tinggi. Gelombang yang dihasilkan laser sebagian besar bersifat koheren, bergerak dalam fase. Namun, masih ada sedikit penyebaran, atau kebisingan, di XFEL yang ada, jelas David Dunning dari Pusat Sains dan Teknologi Akselerator STFC di Daresbury. Mesin Inggris berharap untuk mengeksploitasi teknologi yang akan mengurangi kebisingan itu dengan urutan besarnya.

Fasilitas XFEL menggunakan self-amplified spontaneous emission (SASE), di mana lintasan panjang diisi dengan magnet undulator dari balok gaya polaritas bolak-balik elektron untuk ‘bergoyang’ dari sisi ke sisi. Ketika elektron berubah arah, mereka memancarkan cahaya, dengan XFEL yang disesuaikan sehingga elektron mereka menghasilkan sinar-X. Jika elektron hanya berada di awan acak, cahayanya akan benar-benar tidak koheren. Dalam SASE, sinar-X berinteraksi dengan elektron, membantu menyelaraskannya menjadi tandan rapat yang menghasilkan berkas yang koheren.

XFEL sudah membuat balok menjadi lebih koheren menggunakan laser terpisah atau sinar-X mereka sendiri untuk mempersiapkan, atau ‘benih’, tandan agar sejajar sebelum mereka memasuki undulator. Dunning menjelaskan bahwa penyemaian ‘mendominasi kebisingan dengan sinyal eksternal yang bersih’. “Tujuan kami adalah melakukan lebih baik secara signifikan,” kata Dunning. ‘Salah satu target utama kami adalah memperluas penyemaian laser lebih jauh ke dalam sinar-X lembut dan ke tingkat pengulangan yang jauh lebih tinggi.’ XFEL baru juga berencana untuk mengeksploitasi pendekatan lain yang menyaring dan menghaluskan denyut x-ray. Ini termasuk kecerahan tinggi SASE, pendekatan yang dikembangkan oleh ilmuwan Inggris termasuk Dunning, yang akan diuji di SwissFEL Swiss tahun ini.

Tidak ada yang lebih berisiko

Marangos menggambarkan Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi Inggris (STFC) sebagai ‘cukup mendukung’ gagasan fasilitas baru. Badan pendanaan menyeluruh negara itu, Penelitian dan Inovasi Inggris, sekarang sedang mempertimbangkan rencana tersebut, tambahnya. Namun, untuk melangkah ke tahap berikutnya, proposal tersebut perlu menunjukkan dukungan masyarakat luas dengan meminta peneliti menyelesaikan survei terkait pada akhir Juni.

Fasilitas Inggris tidak akan merusak keterlibatan negara itu dengan proyek Eropa di Hamburg, kata Marangos. Peneliti akan tetap bergantung pada situs Eropa setidaknya sampai fasilitas Inggris dibangun pada tahun 2030, tambahnya. ‘Dalam banyak hal, hal itu akan terus terjadi di masa depan,’ katanya. ‘Rencana ini dibahas dengan XFEL besar lainnya, yang memiliki rencana sendiri.’

Anggota tim ilmiah Adam Kirrander dari Universitas Edinburgh menyoroti bahwa Inggris sebelumnya mempertimbangkan XFEL pada 2008-2010 tetapi ‘menolak keras risiko teknis dan ilmiah yang tinggi’. ‘Hari ini, kita tahu bahwa mesin ini bekerja dan menghasilkan sains hebat dalam jumlah banyak, dan risiko tertinggi terkait dengan tidak melakukan apa-apa,’ katanya.

Related Post