ইউকে একটি এক্স-রে ফ্রি-ইলেক্ট্রন লেজারের জন্য ডিজাইনের কাজ শুরু করে

যুক্তরাজ্য আনুষ্ঠানিকভাবে একটি পরবর্তী প্রজন্মের এক্স-রে ফ্রি-ইলেক্ট্রন লেজার (এক্সএফইএল) সুবিধার জন্য ডিজাইনের কাজ শুরু করেছে। 150 টিরও বেশি গবেষকের সাথে দেখা হয়েছিল রয়েল সোসাইটি সোমবার জন্য পরিকল্পনা আলোচনা ইউকে-ভিত্তিক XFEL যে, এগিয়ে দেওয়া হলে, আগামী দশকগুলিতে নির্মিত হতে পারে। গবেষকরা এখন একটি সুবিধার প্রতি আগ্রহের পরিমাপ করতে এবং এটি কী ধরণের বিজ্ঞান তৈরি করতে পারে তা নিয়ে আলোচনা করতে ইউকে জুড়ে একাধিক বৈঠক করবেন।

যখন সিঙ্ক্রোট্রনগুলি তদন্তাধীন নমুনার স্ট্যাটিক ইমেজ বা স্ন্যাপশট তৈরি করতে এক্স-রে ব্যবহার করে, XFELগুলি গতিশীল প্রক্রিয়াগুলি অধ্যয়ন করতে পারে কারণ তারা প্রতি সেকেন্ডে হাজার হাজার বার তীব্র, সুসংগত এক্স-রে বিমের স্পন্দন তৈরি করে (নীচের বাক্সটি দেখুন)। প্রতিটি পালস 100 fs এর কম স্থায়ী হয় (10^-13 s), যার মানে হল যে গবেষকরা, উদাহরণস্বরূপ, রাসায়নিক বন্ধন প্রক্রিয়াগুলির "চলচ্চিত্র" তৈরি করতে পারেন বা একটি উপাদান জুড়ে কম্পন শক্তি প্রবাহের উপায় বিশ্লেষণ করতে পারেন।

XFEL গুলি নতুন নয়, প্রথম এই ধরনের সুবিধা অনলাইনে এসেছে লিনাক সুসঙ্গত আলোর উৎস (এলসিএলএস) মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের SLAC ন্যাশনাল অ্যাক্সিলারেটর ল্যাবরেটরিতে। 2005 সালে নির্মাণ শুরু হয়েছিল এবং চার বছর পরে শেষ হয়েছিল। সুবিধাটি এখন একটি বড় আপগ্রেডের মধ্য দিয়ে চলছে - নামে পরিচিত LCLS II - এতে প্রতি সেকেন্ডে এক্স-রে ডালের সংখ্যা LCLS-এ 120 থেকে LCLS II-এ এক মিলিয়নে উন্নীত করা জড়িত।

অন্যান্য XFEL শীঘ্রই জাপান, জার্মানি, দক্ষিণ কোরিয়া এবং সুইজারল্যান্ডে খোলা হয়েছে যার অর্থ এখন সারা বিশ্বে এই ধরনের পাঁচটি ব্যবহারকারী সুবিধা রয়েছে। 2008 সালে, যুক্তরাজ্যও একটি ডেডিকেটেড XFEL হোস্টিংয়ের দিকে নজর দিতে শুরু করেছিল কিন্তু পরিকল্পনাগুলি আকর্ষণ অর্জন করতে ব্যর্থ হয়েছিল। যুক্তরাজ্য পরিবর্তে যোগদান করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে ইউরোপীয় এক্স-রে ফ্রি ইলেক্ট্রন লেজার (ইউরোপীয় XFEL) জার্মানির হামবুর্গের কাছে DESY ল্যাবে।

ইউরোপীয় XFEL, যা প্রথম আলো 2017 অর্জন করেছে, একটি 2.1 কিমি সুপারকন্ডাক্টিং লিনিয়ার অ্যাক্সিলারেটর রয়েছে যা ইলেকট্রনকে 17.5 GeV-এ ত্বরান্বিত করতে পারে। এই সুবিধাটি প্রতি সেকেন্ডে 27 বার এক্স-রে স্পন্দন তৈরি করে, প্রতিটি পালস 000 fs-এর কম স্থায়ী হয়। 100 সালে, সুবিধাটিতে সম্পাদিত পরীক্ষার উপর ভিত্তি করে 2022 টিরও বেশি নিবন্ধ প্রকাশিত হয়েছিল।

যুক্তরাজ্য প্রাথমিকভাবে প্রযুক্তির উন্নয়ন, যন্ত্রের নকশা, নির্মাণে অবদান এবং ব্যবহারকারী কনসোর্টিয়ায় যোগদানের মাধ্যমে ইউরোপীয় XFEL-এর সাথে জড়িত ছিল। যুক্তরাজ্যের ডায়মন্ড আলোর উত্স অক্সফোর্ডশায়ারেও দুটি আয়োজন করেXFEL হাব” – শারীরিক এবং জীবন বিজ্ঞানে – যেখানে ইউরোপীয় XFEL-এর ইউকে ব্যবহারকারীদের প্রশিক্ষণ, নমুনা প্রস্তুতি এবং ডেটা প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে সহায়তা দেওয়া হয়।

2018 সালে যুক্তরাজ্য তখন 12তম দেশ হয়ে ওঠে ইউরোপীয় XFEL-এ যোগদান করতে, €26bn (2 এর সমমূল্যের দাম) সুবিধা নির্মাণের খরচের জন্য €1.22m – বা 2005% – অবদান। ইউকেও সুবিধাটির বার্ষিক পরিচালন ব্যয়ের 2% দিতে শুরু করেছে, যদিও সেই সংখ্যাটি এখন 7%-এ উন্নীত হয়েছে এবং ইউকে একই শতাংশ পরীক্ষায় জড়িত।

একটি XFEL সুবিধার অপারেশনাল খরচ উল্লেখযোগ্য হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, ইউরোপীয় XFEL-এর বার্ষিক চলমান খরচ €140m, যার অর্থ হল গত বছর এই সুবিধাটিতে করা 100টি পরীক্ষা-নিরীক্ষার প্রতিটির জন্য প্রায় 1.4m ইউরো খরচ হয়েছে। কিন্তু ইউরোপীয় XFEL-এর পাঁচ গুণ বেশি সাবস্ক্রাইব হওয়ার কারণে, এখনও আরও মেশিনের ক্ষমতা রয়েছে এবং 2015 সালে যুক্তরাজ্য তার নিজস্ব XFEL-এর জন্য মামলাটি পুনরায় পরীক্ষা করতে শুরু করে।

আপনার নিজের তৈরি করুন

XFEL-এর ক্রমবর্ধমান চাহিদার ফলস্বরূপ, বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি সুবিধা কাউন্সিল (STFC) – যুক্তরাজ্যের নয়টি গবেষণা তহবিল সংস্থার মধ্যে একটি – একটি ফ্রি-ইলেক্ট্রন লেজার কৌশলগত পর্যালোচনা পরিচালনা করেছে, যা এটি 2016 সালে সম্পন্ন করেছে। পর্যালোচনাটি উপসংহারে পৌঁছেছে যে ইউকে নিশ্চিত করা উচিত যে এটি 2020 সালের মধ্যে "এক্সএফইএল তৈরি করার বিষয়ে চূড়ান্ত সিদ্ধান্ত নেওয়ার অবস্থানে রয়েছে"।

ইউকে সেই সময়সীমা মিস করেছে কিন্তু সেই বছর ইউকে এক্সএফইএল বিজ্ঞান কেস প্রকাশ করেছিল। বিশ্বজুড়ে 100 টিরও বেশি বিজ্ঞানী প্রতিবেদনটি খসড়া করতে সাহায্য করেছেন, যা ইউকে 0.1 keV এবং 150 keV এর মধ্যে শক্তি সহ এক্স-রে উত্পাদন করতে সক্ষম একটি মেশিন তৈরি করতে এবং 100 অ্যাটোসেকেন্ড থেকে 1 fs এর স্পন্দন স্থায়িত্বের জন্য সুপারিশ করেছিল শাসন ​​অন্বেষণ করা হবে.

2030 বা 2040-এর দশকে XFELগুলি কেমন দেখায় সেগুলি আজকের মতো দেখতে খুব আলাদা হতে পারে

মাইক ডুন

অক্টোবর 2022-এ, UK XFEL প্রস্তাব থেকে £3.2m দ্বারা বৃদ্ধি করা হয়েছিল ইউ কে গবেষণা এবং উদ্ভাবন - ইউকে এর নয়টি গবেষণা পরিষদের ছাতা সংস্থা - একটি ধারণাগত নকশা পর্যালোচনা চালাতে। এটি সম্পূর্ণ হতে প্রায় তিন বছর সময় লাগবে বলে আশা করা হচ্ছে এবং বিজ্ঞান কেস আপডেট করাও জড়িত। ইম্পেরিয়াল কলেজ লন্ডনের প্রভোস্ট পদার্থবিদ ইয়ান ওয়ালমসলির মতে, পর্যালোচনাটি প্রকল্পের জন্য একটি "গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ"।

রয়্যাল সোসাইটির ইভেন্টের সময়, বিজ্ঞানীরা একটি নতুন সুবিধা কী তদন্ত করতে পারে তার রূপরেখা দিয়েছেন। এর মধ্যে রয়েছে কোয়ান্টাম উপকরণ, গতিশীল কাঠামোগত জীববিজ্ঞান এবং এমনকি পদার্থবিদ এবং XFEL ব্যবহারকারী হিসাবে এমা ম্যাকব্রাইড কুইন্স ইউনিভার্সিটি বেলফাস্ট থেকে ব্যাখ্যা করেছেন, গ্রহের অভ্যন্তরের অবস্থা সম্পর্কে আরও ভাল ধারণা পাচ্ছেন।

ডেভিড ডানিং, ডারেসবারি ল্যাবরেটরির অ্যাক্সিলারেটর সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি সেন্টার (ASteC) এর একজন পদার্থবিদ, নোট করেছেন যে একটি UK XFEL একটি 8 GeV সুপারকন্ডাক্টিং লিনিয়ার এক্সিলারেটর পরিচালনা করে "বিজ্ঞানের অনেক অংশকে কভার করবে" যা সম্ভাব্য ব্যবহারকারীদের সমীক্ষা থেকে বেরিয়ে এসেছে। কিন্তু সেই শক্তির প্রয়োজনীয়তা এখন ধারণাগত নকশা পর্যালোচনার সময় আরও বিস্তারিতভাবে তদন্ত করা হবে।

সম্প্রদায় প্রবৃত্তি

যুক্তরাজ্যের গবেষণা দলগুলির একটি সমীক্ষা, UK XFEL বিজ্ঞান মামলার অংশ হিসাবে পরিচালিত, ইঙ্গিত দেয় যে 500 টিরও বেশি UK বিজ্ঞানীরা গত দশকে XFEL বিজ্ঞানে সক্রিয় অংশগ্রহণ করেছেন। কিন্তু জন মারাঙ্গোস ইম্পেরিয়াল কলেজ লন্ডন থেকে, যিনি ইউকে XFEL-এর বিজ্ঞানের প্রধান, বলছেন যে XFEL বিজ্ঞান যাতে ব্যবহারকারীদের একটি চক্রে পরিণত না হয় তা নিশ্চিত করার জন্য বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায়ের সম্পৃক্ততাকে আরও বিস্তৃত করা আগামী বছরগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ হবে৷

ধারণাগত নকশা পর্যালোচনার অংশ হিসাবে, একটি সিরিজ "টাউন-হল" শৈলী ইভেন্ট এবং কর্মশালা এখন সারা দেশে অনুষ্ঠিত হবে. UKRI আশা করে যে এই মিটিংগুলি সম্প্রদায়কে একত্রিত করবে এবং এই মেশিনগুলি কী করতে পারে সে সম্পর্কে বিজ্ঞানীদের ব্যাখ্যা করবে। 2024 সালের শেষ পর্যন্ত প্রতি তিন মাসে একটি ইভেন্ট অনুষ্ঠিত হবে বলে আশা করা হচ্ছে।

রয়্যাল সোসাইটির মিটিংয়ে একটি মূল বিষয়বস্তু ছিল UK-এর প্রয়োজনীয় নিয়ন্ত্রক প্রক্রিয়া সম্পর্কে যত তাড়াতাড়ি সম্ভব চিন্তা করা প্রয়োজন যে UK XFEL সম্ভবত একটি গ্রিনবেল্ট এলাকায় অন্তত আংশিকভাবে তৈরি করতে হবে। ASteC থেকে জিম ক্লার্ক হাইলাইট করা হয়েছে যে স্থায়িত্বও ডিজাইনের একটি মূল অংশ হবে। এর মধ্যে অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, রেডিও-ফ্রিকোয়েন্সি গহ্বরের জন্য সুপারকন্ডাক্টর ব্যবহার করা যা 2 K এর উপরে তাপমাত্রায় কার্যকরভাবে কাজ করতে পারে।

লন্ডন ইভেন্টের কর্মকর্তারা স্বীকার করতে আগ্রহী ছিলেন যে ইউকে এক্সএফইএল-এর প্রধান প্রয়োজনীয়তা হল এটির এমন ক্ষমতা থাকা উচিত যা বর্তমানে অন্য কোথাও সম্ভব নয়। সেই দৃশ্যটি LCLS পরিচালক দ্বারা ব্যাক আপ করা হয়েছে মাইক ডুন যিনি প্রতিনিধিদের বলেছিলেন যে একটি পরবর্তী প্রজন্মের সুবিধা ডিজাইন করার সময় উদ্ভাবন গুরুত্বপূর্ণ হবে। "2030 বা 2040-এর দশকে XFELগুলি কেমন দেখায় তা আজকের মতো দেখতে খুব আলাদা হতে পারে," তিনি বলেছেন৷

আমরা এই মেশিনগুলি কী করতে পারে তার উপরিভাগ স্ক্র্যাচ করতে শুরু করেছি

এমা ম্যাকব্রাইড

একটি ধারণাগত নকশা পর্যালোচনার উপর কাজ শুরু করার সিদ্ধান্তের মানে এই নয় যে একটি UK XFEL নির্মিত হবে। রয়্যাল সোসাইটির মিটিংয়ে বক্তারা যেমন স্পষ্ট করে দিয়েছিলেন, এটি উপসংহারে আসতে পারে যে মেশিনটি খুব ব্যয়বহুল এবং একটি ভাল বিকল্প হবে উন্নয়নকে সমর্থন করা এবং অন্য সুবিধাগুলিতে সম্পর্ক গভীর করা।

কিন্তু যদি একটি ইউকে-ভিত্তিক বিকল্পকে সেরা বাজি হিসাবে বিবেচনা করা হয় এবং সেখানে তহবিল উপলব্ধ থাকে, তাহলে পরবর্তী পদক্ষেপটি পছন্দসই নকশার উপর একটি ইঞ্জিনিয়ারিং ডিজাইন হবে। যদিও ইউকে এক্সএফইএল-এ পরীক্ষা শুরু করার জন্য ব্যবহারকারীদের কয়েক দশক অপেক্ষা করতে হতে পারে, মেশিনটি বিজ্ঞানের জন্য অনেক কিছু দিতে পারে। ম্যাকব্রাইড নোট করেছেন, "এই মেশিনগুলি কী করতে পারে তার পৃষ্ঠতল আমরা কেবল স্ক্র্যাচ করতে শুরু করেছি।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/uk-kicks-off-design-work-for-an-x-ray-free-electron-laser/