محمود حاج‌زمان: برای بهبود درک بشر از جهان پیچیده و بیکران پیرامون، دانشمندان آزمایش‌های فوق‌العاده بلندپروازانه‌ای طراحی کرده‌اند. پروژ‌هایی که اجرای آنها به هیچ عنوان آسان نیست، چرا که علوم برجسته و بزرگ نیازمند دهه‌ها تعهد پرهزینه از جانب ملل مختلف است. ابزارهایی که برای این آزمایشات مورد نیاز است، تقریبا به همان پیچیدگی و الهام‌بخشی دنیاهایی جدیدی هستند که قرار است دانشمندان به کمک این ابزارها آنها را کشف کنند.
به گزارش پاپ‌ساینس، برای رتبه‌بندی بزرگ‌ترین این آزمایش‌ها، 4 ضریب عملی در نظر گرفته شده است: هزینه‌های ساخت، بودجه عملیاتی، تعداد اعضای پروژه و ابعاد فیزیکی خود پروژه. با این وجود، به دلیل ماهیت متفاوت این پروژه‌ها مقایسه آنها کار دشواری است و به همین دلیل، سه ضریب کاربردی نیز برای رتبه‌بندی آنها در نظر گرفته شده است. به منظور انعکاس اهمیت نسبی، وزن بیشتری به این ضرایب اختصاص داده شده است. ضرایب کاربردی عبارتند از: سودمندی علمی پروژه، سودمندی آن برای افراد عادی (به چه درد من می‌خورد) و البته ضریب حیاتی هیجان‌انگیز بودن پروژه.
در سلسله گزارش‌های این هفته نگاهی به 10 پروژه عظیم حال حاضر دنیای علم خواهیم داشت. قسمت‌های قبلی این گزارش را می‌توانید اینجا ببینید.
3- منبع نوترونی شکافتی
هر ماه، منبع نوترونی شکافتی (Spallation Neutron Source) در اوک‌ریج واقع در تنسی آمریکا، بین 25 تا 28 مگاوات انرژی برق را استفاده، و 32 میلیون لیتر آب را برای خنک ماندن مصرف می‌کند. در طی کار، شتاب‌دهنده ذرات SNS در هر پالس، 2 کوادریلیون (هر کوادریلیون معادل 10 به توان 15 یا یک میلیون میلیارد است) نوترون را به سمت محفظه زیر خود شلیک می‌کند. این ابرهای عظیمی نوترونی با منحرف کردن مواد، نحوه تغییر ساختار اتمی آنها را با گذشت زمان مشخص می‌کنند.
سودمندی علمی
منبع نوترونی شکافتی (SNS) انبوهی از نوترون‌ها را با سرعتی معادل 97 درصد سرعت نور (سرعت نور در خلأ 300هزار کیلومتر بر ثانیه است) به سمت یک نمونه شلیک می‌کند. اما بر خلاف ذرات در یک برخورددهنده، نوترون‌ها زمانی‌که با هدف خود برخورد می‌کنند انفجارهای عظیمی را ایجاد نمی‌کنند. از آنجاکه نوترون‌ها کوچک و کم انرژی هستند، اندرکنش آنها با مواد بسیار ضعیف است. زمانی‌که یک نوترون از میان یک نمونه عبور می‌کند، باعث پراکنده شدن هسته اتم‌های نمونه می‌شوند. این اندرکنش انرژی و جهت نوترون‌ها را تغییر می‌دهد و 14 ابزار مختلف که کمتر از 1 متر با نمونه فاصله دارند، این تغییرات را ثبت می‌کنند.
نرم‌افزار مخصوصی تمام داده‌های پراکنش را جمع‌آوری می‌کند تا ساختار اتمی نمونه را تولید کند. از آنجایی‌که SNS قطاری از نوترون‌ها را با نرخ 60 پالس در ثانیه به سمت نمونه شلیک می‌کند، می‌تواند نحوه تغییر ساختار نمونه را با زمان ثبت کند. این کار مانند این است که فریم‌های منفرد یک فیلم را تک‌تک عکس‌برداری کنید و سپس آنها را پشت سر هم به نمایش درآورید.
به چه درد من می‌خورد؟
ساخت باتری‌های بهتر یکی از دستاوردهای این مرکز است. دانشمندان از این فیلم‌ها در مقیاس اتمی استفاده می‌کنند تا نحوه پر و خالی شدن باتری‌ها را در دنیای واقعی نظارت کنند. این ابزار همچنین برای مطالعه ساختار پروتئین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
53275
نظر شما