Η Γη είναι ένα πολύπλοκο οικοσύστημα και η θέση μας σε αυτό εξαρτάται από πολλούς διαφορετικούς παράγοντες. Από την υγεία του εδάφους μέχρι την ποιότητα του αέρα και τη συμπεριφορά των φυτών και των μικροοργανισμών, η κατανόηση του φυσικού μας κόσμου και των άλλων κατοίκων του είναι κρίσιμη για την επιβίωσή μας. Καθώς το κλίμα συνεχίζει να αλλάζει, η μελέτη του περιβάλλοντος και των ποικίλων μορφών ζωής του θα αποκτήσει ακόμη μεγαλύτερη σημασία.
Τον Οκτώβριο του 2023, η Προηγμένη Πηγή Φωτονίων (APS), μια εγκατάσταση χρήστη εντός του Γραφείου Επιστημών στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE), θα ξεκινήσει επίσημα ένα νέο πρόγραμμα για την επέκταση των δυνατοτήτων βιολογικής και περιβαλλοντικής έρευνας και ανάλυσης στα κορυφαία εργαστήρια παγκοσμίως. Πεδίο ακτίνων Χ. Μια εταιρεία με την επωνυμία eBERlight έλαβε πρόσφατα έγκριση από το πρόγραμμα Βιολογικής και Περιβαλλοντικής Έρευνας (BER) του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. Στόχος είναι η σύνδεση ερευνητών που διεξάγουν πειράματα στην αποστολή BER με τους κορυφαίους παγκοσμίως επιστημονικούς πόρους ακτίνων Χ της APS. Διευρύνοντας την πρόσβαση στις ποικίλες δυνατότητες της APS, οι στοχαστές του eBERlight ελπίζουν να ανακαλύψουν νέες επιστημονικές μεθόδους και να προσελκύσουν νέες διεπιστημονικές ομάδες ερευνητών για να εξερευνήσουν νέες προοπτικές για τον κόσμο στον οποίο ζούμε.
«Αυτή είναι μια ευκαιρία να δημιουργήσουμε κάτι νέο που δεν υπήρχε στο APS πριν», δήλωσε η κρυσταλλολόγος πρωτεϊνών του Εθνικού Εργαστηρίου Argonne, Caroline Michalska, η οποία ηγείται της εργασίας στο 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，并且由于该计划是如此新，因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，并且由于该计划是如此新，因"«Επεκτείνουμε την πρόσβαση για να επιτρέψουμε περισσότερη βιολογική και περιβαλλοντική έρευνα και, επειδή το πρόγραμμα είναι τόσο νέο, οι επιστήμονες που θα χρησιμοποιήσουν την εγκατάσταση μας βοηθούν να την αναπτύξουμε».
Από την ίδρυσή της τη δεκαετία του 1990, η APS κατέχει ηγετική θέση στον τομέα της «μακρομοριακής κρυσταλλογραφίας» στη βιολογική έρευνα. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία για να μάθουν περισσότερα για τις μολυσματικές ασθένειες και τους ιούς, ώστε να θέσουν τις βάσεις για εμβόλια και θεραπείες. Η APS στοχεύει τώρα να επεκτείνει την επιτυχία της και σε άλλους τομείς της βιοεπιστήμης και της περιβαλλοντικής επιστήμης.
Ένα πρόβλημα με αυτήν την επέκταση είναι ότι πολλοί βιολόγοι και περιβαλλοντικοί επιστήμονες δεν γνωρίζουν τις δυνατότητες του APS να τους βοηθήσουν να προωθήσουν την έρευνά τους και δεν είναι εξοικειωμένοι με τη διαδικασία παραγωγής φωτεινών ακτίνων Χ ενός αντικειμένου. Ομοίως, πολλοί επιστήμονες δεν γνωρίζουν ποιος από τους πολλούς πειραματικούς σταθμούς APS, που ονομάζονται γραμμές δέσμης, είναι η καλύτερη επιλογή για τα πειράματά τους, καθώς κάθε σταθμός είναι βελτιστοποιημένος για μια συγκεκριμένη επιστήμη και τεχνολογία.
Η Michalska είπε ότι εδώ μπαίνει στο παιχνίδι το eBERlight. Το περιέγραψε ως ένα εικονικό οικοσύστημα σχεδιασμένο να συνδέει τους επιστήμονες με τις σωστές τεχνολογίες στη σωστή πορεία του APS. Οι ερευνητές θα παρουσιάσουν προτάσεις στο προσωπικό του eBERlight, οι οποίοι θα βοηθήσουν στην ευθυγράμμιση του πειραματικού σχεδιασμού με το σωστό κανάλι για τη διεξαγωγή της προτεινόμενης μελέτης. Είπε ότι η ποικιλομορφία των δυνατοτήτων του APS σημαίνει ότι το eBERlight θα μπορούσε να έχει αντίκτυπο σε πολλαπλούς τομείς της βιολογίας και της περιβαλλοντικής επιστήμης.
«Εξετάζουμε τι μελετούν οι ερευνητές του BER και πώς μπορούμε να συμπληρώσουμε αυτήν την έρευνα», είπε. 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。«Μερικοί από αυτούς τους ερευνητές δεν έχουν χρησιμοποιήσει ποτέ σύγχροτρον όπως το APS.»Μαθαίνουν ποια εργαλεία είναι διαθέσιμα και ποια επιστημονικά ερωτήματα μπορούν να αντιμετωπιστούν στο APS που δεν μπορούν να γίνουν αλλού.
«Αυτή είναι μια ευκαιρία να δημιουργήσουμε κάτι νέο που δεν υπήρχε στο APS πριν. Επεκτείνουμε το πεδίο της βιολογικής και περιβαλλοντικής έρευνας και, επειδή πρόκειται για νέα έρευνα, οι επιστήμονες που θα χρησιμοποιήσουν την εγκατάσταση μας βοηθούν να αναπτύξουμε το έργο.» — Caroline Michalska, Εθνικό Εργαστήριο Argonne
Όσον αφορά την συγκεκριμένη επιστήμη που θα προωθήσει το eBERlight, η Michalska δήλωσε ότι θα περιλαμβάνει τα πάντα, από την έρευνα εδάφους έως την καλλιέργεια φυτών, τον σχηματισμό νεφών και τα βιοκαύσιμα. Ο Stefan Vogt, αναπληρωτής διευθυντής του Τμήματος Επιστήμης Ακτίνων Χ της APS, πρόσθεσε τον κύκλο του νερού στη λίστα, σημειώνοντας ότι αυτές οι πληροφορίες είναι κρίσιμες για την καλύτερη κατανόηση των μεταβαλλόμενων κλιματικών συνθηκών.
«Μελετούμε ζητήματα που σχετίζονται με την κλιματική επιστήμη και πρέπει να συνεχίσουμε να τα μελετάμε», δήλωσε ο Vogt. 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。"«Πρέπει να κατανοήσουμε πώς να καταπολεμήσουμε τις βαθιές οικολογικές συνέπειες της κλιματικής αλλαγής».
Ενώ το eBERlight ξεκίνησε επίσημα τον Οκτώβριο, το APS θα παραμείνει σε παύση ενός έτους στο πλαίσιο μιας ολοκληρωμένης αναβάθμισης των εγκαταστάσεων. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η ομάδα θα εργαστεί για την έρευνα και την ανάπτυξη ενός συστήματος βιολογικής και περιβαλλοντικής δειγματοληψίας, την ανάπτυξη βάσεων δεδομένων και τη διεξαγωγή ενημέρωσης για το πρόγραμμα.
Όταν το APS τεθεί ξανά σε λειτουργία το 2024, οι δυνατότητές του θα επεκταθούν σημαντικά. Η ομάδα του eBERlight θα συνάψει μακροπρόθεσμες συμφωνίες με 13 κανάλια APS που αντιπροσωπεύουν ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών. Οι επιστήμονες που εργάζονται μέσω του eBERlight θα έχουν επίσης πρόσβαση σε πόρους του Argonne, όπως το Argonne Computing Facility, όπου βρίσκονται οι υπερυπολογιστές του Γραφείου Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας και οι υπερυπολογιστές εργαστηρίων, και το Κέντρο Προηγμένου Χαρακτηρισμού Πρωτεϊνών, όπου οι πρωτεΐνες κρυσταλλώνονται και προετοιμάζονται για ανάλυση.
Καθώς το πρόγραμμα εξελίσσεται, θα αξιοποιήσει τις συνδέσεις με άλλες εγκαταστάσεις χρηστών του Γραφείου Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας, όπως το Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Μοριακών Επιστημών του Εθνικού Εργαστηρίου Βορειοδυτικού Ειρηνικού και το Κοινό Ινστιτούτο Γονιδιώματος στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley.
«Χρειάζεται ένα χωριό για να μεγαλώσει ένα παιδί, αλλά χρειάζεται ένα ακόμη μεγαλύτερο χωριό για να λυθεί ένα επιστημονικό πρόβλημα», δήλωσε ο φυσικός Zou Finfrock από το Argonne, μέλος της ομάδας eBERlight. â�<“我喜欢eBERlight的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨生物、地搃和环碃、地搃和环境 â�<“我喜欢eBERlight的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨生物、地搃和环碃、地搃和环境«Λατρεύω την πολύπλευρη φύση του eBERlight, καθώς προσπαθεί να δημιουργήσει μια ολοκληρωμένη πλατφόρμα που προωθεί την επιστημονική έρευνα σε βιολογικά, χερσαία και οικολογικά συστήματα.»Ακούγεται απλό, αλλά η κλίμακα και ο πιθανός αντίκτυπος είναι τεράστιες.
Η ιδέα για το eBERlight προετοιμαζόταν εδώ και χρόνια, σύμφωνα με τον Ken Kemner, ανώτερο φυσικό και επικεφαλής ομάδας στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne. Ο Kemner εργάστηκε στο APS για τα 27 χρόνια του εργαστηρίου, πολλά από τα οποία τα αφιέρωσε συνδέοντας τους περιβαλλοντικούς ερευνητές με τους πόρους του ιδρύματος. Τώρα, το eBERlight θα συνεχίσει αυτό το έργο σε μεγαλύτερη κλίμακα, είπε. Ανυπομονεί να δει ποιες νέες ανακαλύψεις θα γίνουν μέσω της έρευνας για τα αέρια του θερμοκηπίου, τα οικοσυστήματα υγροτόπων και τις αλληλεπιδράσεις φυτών και μικροοργανισμών με το έδαφος και τα ιζήματα.
Το κλειδί για την επιτυχία του eBERlight, σύμφωνα με τον Kemner, είναι η εκπαίδευση επιστημόνων σύγχροτρον, καθώς και επιστημόνων βιολογίας και περιβάλλοντος.
«Πρέπει να εκπαιδεύσετε τους ακτινολόγους ώστε να κατανοούν καλύτερα τα προβλήματα της περιβαλλοντικής επιστήμης και να προσαρμόζουν την τεχνολογία για την καλύτερη επίλυση προβλημάτων περιβαλλοντικής έρευνας», είπε. 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出色。 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出色。«Πρέπει επίσης να εκπαιδεύσετε τους περιβαλλοντολόγους σχετικά με το πόσο καλές είναι οι πηγές φωτός στην επίλυση αυτών των προβλημάτων.»Αυτό γίνεται προκειμένου να μειωθούν τα εμπόδια στην προσέλκυσή τους.
Ο Laurent Chapon, αναπληρωτής διευθυντής του Εργαστηρίου Επιστήμης Φωτονίων και διευθυντής του APS, δήλωσε ότι το νέο σχέδιο σημαίνει εκδημοκρατισμό της πρόσβασης στο APS και στις δυνατότητές του.
«Αυτό το σχέδιο στέλνει ένα σημαντικό μήνυμα ότι το APS είναι ένας κρίσιμος πόρος για το έθνος, ικανό να αναπτύξει προγράμματα που βοηθούν στην επίλυση πιεστικών προβλημάτων, στην προκειμένη περίπτωση περιβαλλοντικών και βιολογικών προβλημάτων», δήλωσε ο Chapon. 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到端薹" 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到端薹"«Το eBERlight θα παρέχει μια ολοκληρωμένη λύση για επιστήμονες που επιδιώκουν να λύσουν προβλήματα βιοεπιστημών πρακτικής σημασίας.»
«Ελπίζω ότι ανεξάρτητα από τις μεγάλες προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες, το APS μπορεί να τους βοηθήσει», είπε. 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。"«Αυτά τα ζητήματα μας επηρεάζουν όλους.»
Το Argonne Leadership Computing Facility παρέχει στην επιστημονική και μηχανική κοινότητα δυνατότητες υπερυπολογιστών για την προώθηση της θεμελιώδους ανακάλυψης και κατανόησης σε ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών κλάδων. Υποστηριζόμενο από το πρόγραμμα Advanced Scientific Computing Research (ASCR) του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE), το ALCF είναι ένα από τα δύο κορυφαία κέντρα πληροφορικής του DOE που είναι αφιερωμένα στην ανοιχτή επιστήμη.
Η Προηγμένη Πηγή Φωτονίων (APS) του Γραφείου Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne είναι μια από τις πιο παραγωγικές πηγές ακτίνων Χ στον κόσμο. Η APS παρέχει ακτίνες Χ υψηλής φωτεινότητας σε μια ποικιλόμορφη ομάδα ερευνητών στην επιστήμη των υλικών, τη χημεία, τη φυσική συμπυκνωμένης ύλης, τις βιοεπιστήμες και τις περιβαλλοντικές επιστήμες, καθώς και στην εφαρμοσμένη έρευνα. Αυτές οι ακτίνες Χ είναι ιδανικές για τη μελέτη υλικών και βιολογικών δομών, την κατανομή των στοιχείων, τις χημικές, μαγνητικές και ηλεκτρονικές καταστάσεις, καθώς και μια σειρά τεχνολογικά σημαντικών μηχανικών συστημάτων, από μπαταρίες έως ακροφύσια έγχυσης, που είναι θεμελιώδη για την οικονομική, τεχνολογική και οικονομική ανάπτυξη του έθνους μας. Και αποτελούν τη βάση της υλικής ευημερίας. Κάθε χρόνο, περισσότεροι από 5.000 ερευνητές χρησιμοποιούν την APS για να παράγουν περισσότερες από 2.000 δημοσιεύσεις, περιγράφοντας λεπτομερώς σημαντικές ανακαλύψεις και επιλύοντας πιο σημαντικές βιολογικές πρωτεϊνικές δομές από οποιονδήποτε άλλο χρήστη ερευνητικών εγκαταστάσεων ακτίνων Χ. Οι καινοτόμες τεχνολογίες των επιστημόνων και μηχανικών της APS αποτελούν τη βάση της ανάπτυξης επιταχυντών και πηγών φωτός. Αυτές περιλαμβάνουν συσκευές εισόδου που παράγουν τις εξαιρετικά φωτεινές ακτίνες Χ που εκτιμούν οι ερευνητές, φακούς που εστιάζουν τις ακτίνες Χ σε μέγεθος λίγων νανόμετρων, όργανα που μεγιστοποιούν την αλληλεπίδραση των ακτίνων Χ με το υπό μελέτη δείγμα και συσκευές που συλλέγουν και συναρμολογούν λογισμικό ακτίνων Χ. Διαχειριστείτε μεγάλους όγκους δεδομένων από μελέτες APS.
Αυτή η έρευνα χρησιμοποίησε πόρους από την Advanced Photon Source, μια εγκατάσταση χρηστών του Γραφείου Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας (DOE Office of Science) που διαχειρίζεται το Εθνικό Εργαστήριο Argonne του Γραφείου Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας (DOE Office of Science) βάσει της Σύμβασης με αριθμό DE-AC02-06CH11357.
Το Εθνικό Εργαστήριο Argonne έχει δεσμευτεί να επιλύει πιεστικά εθνικά επιστημονικά και τεχνολογικά προβλήματα. Το Εθνικό Εργαστήριο Argonne, το πρώτο εθνικό εργαστήριο στις Ηνωμένες Πολιτείες, διεξάγει πρωτοποριακή βασική και εφαρμοσμένη επιστημονική έρευνα σε σχεδόν κάθε επιστημονικό κλάδο. Οι ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου Argonne συνεργάζονται στενά με ερευνητές από εκατοντάδες εταιρείες, πανεπιστήμια και ομοσπονδιακές, πολιτειακές και δημοτικές υπηρεσίες για να τους βοηθήσουν να επιλύσουν συγκεκριμένα προβλήματα, να προωθήσουν την επιστημονική ηγεσία των ΗΠΑ και να οικοδομήσουν ένα καλύτερο μέλλον για το έθνος. Το Argonne απασχολεί υπαλλήλους από περισσότερες από 60 εθνικότητες και διοικείται από την Argonne LLC στο Σικάγο, μέρος του Γραφείου Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ.
Το Γραφείο Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ είναι ο μεγαλύτερος χρηματοδότης της έρευνας στις φυσικές επιστήμες στις Ηνωμένες Πολιτείες και εργάζεται για την αντιμετώπιση ορισμένων από τις πιο πιεστικές προκλήσεις της εποχής μας. Για περισσότερες πληροφορίες, επισκεφθείτε τη διεύθυνση https://energygy.gov/science.
Ώρα δημοσίευσης: 06 Νοεμβρίου 2023