برطانیہ نے ایکس رے فری الیکٹران لیزر کے لیے ڈیزائن کا کام شروع کیا۔

برطانیہ نے باضابطہ طور پر اگلی نسل کے ایکس رے فری الیکٹران لیزر (XFEL) سہولت کے لیے ڈیزائن کے کام کا آغاز کر دیا ہے۔ 150 سے زیادہ محققین نے ملاقات کی۔ رائل سوسائٹی کے منصوبوں پر بات کرنے کے لیے پیر کو برطانیہ میں مقیم XFEL کہ، اگر آگے بڑھا دیا جائے تو آنے والی دہائیوں میں تعمیر کیا جا سکتا ہے۔ محققین اب برطانیہ بھر میں میٹنگوں کا ایک سلسلہ منعقد کریں گے تاکہ کسی سہولت میں دلچسپی کا اندازہ لگایا جا سکے اور اس بات پر تبادلہ خیال کیا جا سکے کہ یہ کس قسم کی سائنس پیدا کر سکتی ہے۔

جب کہ سنکروٹرون زیر تفتیش نمونے کی جامد تصاویر، یا سنیپ شاٹس تیار کرنے کے لیے ایکس رے استعمال کرتے ہیں، ایکس ایف ای ایل متحرک عمل کا مطالعہ کر سکتے ہیں کیونکہ وہ فی سیکنڈ میں دسیوں ہزار بار تیز، مربوط ایکس رے بیم کی دھڑکنیں پیدا کرتے ہیں (نیچے باکس دیکھیں)۔ ہر نبض 100 fs سے کم رہتی ہے (10^13- s)، جس کا مطلب ہے کہ محققین، مثال کے طور پر، کیمیائی بانڈنگ کے عمل کی "فلمیں" بنا سکتے ہیں یا کسی مواد میں کمپن توانائی کے بہنے کے طریقے کا تجزیہ کر سکتے ہیں۔

XFELs نئے نہیں ہیں، آن لائن آنے والی پہلی ایسی سہولت کے ساتھ Linac کوہرنٹ لائٹ ماخذ (LCLS) امریکہ میں SLAC نیشنل ایکسلریٹر لیبارٹری میں۔ تعمیر 2005 میں شروع ہوئی اور چار سال بعد مکمل ہوئی۔ یہ سہولت اب ایک بڑے اپ گریڈ سے گزر رہی ہے – کے نام سے جانا جاتا ہے۔ LCLS II - جس میں LCLS میں 120 سے LCLS II میں XNUMX لاکھ تک ایکسرے پلس فی سیکنڈ کی تعداد کو بڑھانا شامل ہوگا۔

دیگر XFELs جلد ہی جاپان، جرمنی، جنوبی کوریا اور سوئٹزرلینڈ میں کھل گئے یعنی اب پوری دنیا میں ایسی پانچ صارف سہولیات موجود ہیں۔ 2008 میں، برطانیہ نے بھی ایک وقف شدہ XFEL کی میزبانی پر غور کرنا شروع کیا لیکن یہ منصوبہ حاصل کرنے میں ناکام رہا۔ اس کے بجائے برطانیہ نے اس میں شامل ہونے کا انتخاب کیا۔ یورپی ایکس رے مفت الیکٹران لیزر (یورپی XFEL) ہیمبرگ، جرمنی کے قریب DESY لیب میں۔

یورپی XFEL، جس نے پہلی روشنی 2017 حاصل کی ہے، اس میں 2.1 کلومیٹر کا سپر کنڈکٹنگ لکیری ایکسلریٹر ہے جو الیکٹران کو 17.5 GeV تک تیز کر سکتا ہے۔ یہ سہولت 27 000 بار فی سیکنڈ ایکس رے کی دالیں پیدا کرتی ہے، ہر نبض 100 fs سے کم چلتی ہے۔ 2022 میں، سہولت پر کیے گئے تجربات کی بنیاد پر 120 سے زیادہ مضامین شائع کیے گئے۔

UK ابتدائی طور پر ٹیکنالوجی کی ترقی، آلات کی ڈیزائننگ، تعمیر میں تعاون اور صارف کنسورشیا میں شامل ہو کر یورپی XFEL کے ساتھ شامل تھا۔ برطانیہ کے ڈائمنڈ لائٹ سورس۔ آکسفورڈ شائر میں بھی دو "XFEL حبس"- فزیکل اور لائف سائنسز میں - جہاں یورپی XFEL کے UK صارفین کو تربیت، نمونے کی تیاری اور ڈیٹا پروسیسنگ کے حوالے سے مدد فراہم کی جاتی ہے۔

2018 میں اس کے بعد برطانیہ 12 واں ملک بن گیا۔ یورپی XFEL میں شامل ہونے کے لیے، € 26bn (2 کے مساوی قیمتوں) کی سہولت کی تعمیر کی لاگت کے لیے کچھ €1.22m – یا 2005% کا حصہ ڈالنا۔ برطانیہ نے بھی اس سہولت کے سالانہ آپریٹنگ اخراجات کا 2% ادا کرنا شروع کیا، حالانکہ یہ تعداد اب بڑھ کر 7% تک پہنچ گئی ہے جب کہ یوکے اسی فیصد تجربات میں شامل ہے۔

XFEL سہولت کے آپریشنل اخراجات اہم ہو سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، یورپی XFEL کی سالانہ لاگت 140m یورو ہے، اس کا مطلب یہ ہے کہ پچھلے سال اس سہولت پر کیے گئے 100 تجربات پر ہر ایک کی لاگت تقریباً €1.4m تھی۔ لیکن یورپی XFEL کے پانچ گنا زیادہ سبسکرائب ہونے کے بعد، ابھی بھی مزید مشینوں کی گنجائش موجود ہے اور 2015 میں برطانیہ نے اپنے XFEL کے لیے کیس کا دوبارہ جائزہ لینا شروع کیا۔

اپنا خود بنائیں

XFELs کی بڑھتی ہوئی مانگ کے نتیجے میں، سائنس اور ٹیکنالوجی سہولیات کونسل (STFC) - برطانیہ میں نو تحقیقی فنڈنگ ​​ایجنسیوں میں سے ایک - ایک فری الیکٹران لیزر اسٹریٹجک جائزہ لیاجو کہ اس نے 2016 میں مکمل کیا۔ جائزہ نے نتیجہ اخذ کیا کہ UK کو یہ یقینی بنانا چاہیے کہ وہ 2020 تک "XFEL بنانے کے بارے میں حتمی فیصلہ کرنے کی پوزیشن میں ہے"۔

UK نے اس آخری تاریخ کو یاد کیا لیکن اس سال UK XFEL سائنس کیس شائع کیا۔ دنیا بھر کے 100 سے زیادہ سائنس دانوں نے رپورٹ کا مسودہ تیار کرنے میں مدد کی، جس نے برطانیہ کو ایک ایسی مشین بنانے کی سفارش کی جو 0.1 keV اور 150 keV کے درمیان توانائی کے ساتھ ایکس رے پیدا کرنے کے قابل ہو اور نبض کا دورانیہ 100 attoseconds سے 1 fs کے درمیان ہو، جس کی اجازت دی جائے گی۔ حکومتوں کو تلاش کرنا ہے.

XFELs 2030 یا 2040s میں کس طرح نظر آتے ہیں اس سے بہت مختلف ہو سکتے ہیں جیسے وہ آج کی طرح نظر آتے ہیں

مائیک ڈن

اکتوبر 2022 میں، UK XFEL تجویز کو £3.2m سے بڑھایا گیا۔ یوکے ریسرچ اینڈ انوویشن - برطانیہ کی نو تحقیقی کونسلوں کی چھتری تنظیم - ایک تصوراتی ڈیزائن کا جائزہ لینے کے لیے۔ توقع ہے کہ اسے مکمل ہونے میں تین سال لگیں گے اور اس میں سائنس کیس کو اپ ڈیٹ کرنا بھی شامل ہوگا۔ امپیریل کالج لندن کے پرووسٹ ماہر طبیعیات ایان والمسلے کے مطابق، یہ جائزہ اس منصوبے کے لیے ایک "اہم قدم" ہے۔

During the event at the Royal Society, scientists outlined what a new facility might investigate. This includes quantum materials, dynamic structual biology and even, as physicist and XFEL user ایما میک برائیڈ کوئینز یونیورسٹی بیلفاسٹ نے وضاحت کی، سیاروں کے اندر کے حالات کی بہتر تفہیم حاصل کرنا۔

ڈیوڈ ڈننگ, a physicist from the Accelerator Science and Technology Centre (ASTeC) at the Daresbury Laboratory, notes that a UK XFEL operating an 8 GeV superconducting linear accelerator “would cover a lot of the science base” that came out of the survey of potential users. But that energy requirement will now be investigated in greater detail during the conceptual design review.

کمیونٹی کی مشغولیت

برطانیہ میں تحقیقی گروپوں کا ایک سروےUK XFEL سائنس کیس کے ایک حصے کے طور پر منعقد کیے گئے، نے اشارہ کیا کہ گزشتہ دہائی میں 500 سے زیادہ UK سائنسدانوں نے XFEL سائنس میں فعال شمولیت اختیار کی ہے۔ لیکن جون مارنگوس امپیریل کالج لندن سے، جو UK XFEL کی سائنس لیڈ ہے، کا کہنا ہے کہ آنے والے سالوں میں سائنسی برادری کی مصروفیت کو وسیع کرنا بہت ضروری ہو گا تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ XFEL سائنس صارفین کے گروہ میں تبدیل نہ ہو۔

تصوراتی ڈیزائن کے جائزے کے حصے کے طور پر، "ٹاؤن ہال" طرز کی تقریبات اور ورکشاپس کا ایک سلسلہ اب ملک بھر میں منعقد کیا جائے گا۔. UKRI hopes these meetings will bring the community together and let it explain to scientists about what these machines can do. One event is expected to take place every three months until the end of 2024.

رائل سوسائٹی کے اجلاس میں ابھرنے والا ایک کلیدی موضوع یہ تھا کہ یوکے کو ضروری ریگولیٹری عمل کے بارے میں جلد از جلد سوچنے کی ضرورت تھی کیونکہ شاید یوکے XFEL کو کم از کم جزوی طور پر، گرین بیلٹ کے علاقے میں تعمیر کرنا پڑے گا۔ ASteC سے جم کلارک روشنی ڈالی گئی کہ پائیداری بھی ڈیزائن کا ایک اہم حصہ ہو گی۔ اس میں، مثال کے طور پر، ریڈیو فریکوئنسی گہاوں کے لیے سپر کنڈکٹرز کا استعمال شامل ہو سکتا ہے جو 2 K سے زیادہ درجہ حرارت پر مؤثر طریقے سے کام کر سکتے ہیں۔

لندن ایونٹ کے عہدیدار یہ تسلیم کرنے کے خواہاں تھے کہ UK XFEL کی بنیادی ضرورت یہ ہے کہ اس میں ایسی صلاحیتیں ہونی چاہئیں جو فی الحال کہیں اور ممکن نہیں ہیں۔ اس نقطہ نظر کی حمایت LCLS ڈائریکٹر نے کی ہے۔ مائیک ڈن جنہوں نے مندوبین کو بتایا کہ اگلی نسل کی سہولت کو ڈیزائن کرتے وقت جدت طرازی اہم ہوگی۔ "XFELs 2030 یا 2040s میں کس طرح نظر آتے ہیں اس سے بہت مختلف ہو سکتے ہیں جیسے وہ آج دکھائی دیتے ہیں،" وہ کہتے ہیں۔

ہم صرف اس کی سطح کو کھرچنا شروع کر رہے ہیں کہ یہ مشینیں کیا کر سکتی ہیں۔

ایما میک برائیڈ

تصوراتی ڈیزائن کے جائزے پر کام شروع کرنے کے فیصلے کا، تاہم، یہ مطلب نہیں ہے کہ ایک UK XFEL بنایا جائے گا۔ جیسا کہ رائل سوسائٹی کے اجلاس میں مقررین نے واضح کیا، اس سے یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ مشین بہت مہنگی ہے اور ایک بہتر آپشن یہ ہو گا کہ ترقی کو سپورٹ کیا جائے اور کسی اور سہولت پر تعلقات کو گہرا کیا جائے۔

لیکن اگر برطانیہ میں مقیم آپشن کو بہترین شرط سمجھا جاتا ہے اور وہاں فنڈنگ ​​دستیاب ہے، تو اگلا مرحلہ پسندیدہ ڈیزائن پر انجینئرنگ ڈیزائن ہوگا۔ اگرچہ یوکے XFEL پر تجربات شروع کرنے کے لیے صارفین کو کئی دہائیوں تک انتظار کرنا پڑ سکتا ہے، لیکن یہ مشین سائنس کو بہت کچھ پیش کر سکتی ہے۔ "ہم صرف اس کی سطح کو کھرچنا شروع کر رہے ہیں کہ یہ مشینیں کیا کر سکتی ہیں،" میک برائیڈ نوٹ کرتا ہے۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/uk-kicks-off-design-work-for-an-x-ray-free-electron-laser/