Зямля — складаная экасістэма, і наша месца ў ёй залежыць ад многіх розных фактараў. Ад здароўя глебы да якасці паветра і паводзін раслін і мікраарганізмаў — разуменне нашага прыроднага свету і іншых яго насельнікаў мае вырашальнае значэнне для нашага ўласнага выжывання. Па меры таго, як клімат працягвае змяняцца, вывучэнне навакольнага асяроддзя і яго разнастайных формаў жыцця будзе станавіцца толькі больш важным.
У кастрычніку 2023 года Advanced Photon Source (APS), карыстальніцкая ўстанова ў складзе Упраўлення навукі Аргонскай нацыянальнай лабараторыі Міністэрства энергетыкі ЗША (DOE), афіцыйна запусціць новую праграму па пашырэнні магчымасцей біялагічных і экалагічных даследаванняў і аналізу ў вядучых сусветных лабараторыях. Рэнтгенаўская галіна. Кампанія пад назвай eBERlight нядаўна атрымала адабрэнне ад праграмы біялагічных і экалагічных даследаванняў (BER) Міністэрства энергетыкі ЗША. Мэта складаецца ў тым, каб злучыць даследчыкаў, якія праводзяць эксперыменты ў рамках місіі BER, з вядучымі сусветнымі рэсурсамі APS у галіне рэнтгенаўскай навукі. Пашыраючы доступ да разнастайных магчымасцей APS, мысліцелі eBERlight спадзяюцца адкрыць новыя навуковыя метады і прыцягнуць новыя міждысцыплінарныя каманды даследчыкаў для вывучэння новых поглядаў на свет, у якім мы жывем.
«Гэта магчымасць стварыць нешта новае, чаго раней не існавала ў APS», — сказала крышталож бялкоў з Нацыянальнай лабараторыі Аргона Каралін Міхальска, якая кіруе працай над 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”«Мы пашыраем доступ, каб даць магчымасць праводзіць больш біялагічных і экалагічных даследаванняў, і паколькі праграма настолькі новая, навукоўцы, якія будуць карыстацца гэтым аб'ектам, дапамагаюць нам яго развіваць».
З моманту свайго заснавання ў 1990-х гадах APS з'яўляецца лідарам у галіне «макрамалекулярнай крышталаграфіі» ў біялагічных даследаваннях. Навукоўцы выкарыстоўваюць гэтую тэхналогію, каб даведацца больш пра інфекцыйныя захворванні і вірусы, каб закласці аснову для вакцын і метадаў лячэння. Цяпер APS імкнецца распаўсюдзіць свой поспех на іншыя галіны жыцця і навукі аб навакольным асяроддзі.
Адна з праблем такога пашырэння заключаецца ў тым, што многія навукоўцы-біёлагі і эколагі не ведаюць пра магчымасці APS для прасоўвання сваіх даследаванняў і не знаёмыя з працэсам атрымання яркіх рэнтгенаўскіх прамянёў аб'екта. Аналагічна, многія навукоўцы не ведаюць, якая з шматлікіх эксперыментальных станцый APS, якія называюцца прамянёвымі лініямі, з'яўляецца найлепшым выбарам для іх эксперыментаў, паколькі кожная станцыя аптымізавана для канкрэтнай навукі і тэхналогіі.
Міхальска сказала, што менавіта тут і ўступае ў гульню eBERlight. Яна апісала яго як віртуальную экасістэму, прызначаную для таго, каб злучыць навукоўцаў з патрэбнымі тэхналогіямі на правільным шляху APS. Даследчыкі прадставяць прапановы супрацоўнікам eBERlight, якія дапамогуць узгадніць эксперыментальны дызайн з правільным каналам для правядзення прапанаванага даследавання. Яна сказала, што разнастайнасць магчымасцей APS азначае, што eBERlight можа аказаць уплыў на розныя галіны біялогіі і навукі аб навакольным асяроддзі.
«Мы вывучаем тое, што вывучаюць даследчыкі BER, і як мы можам дапоўніць гэтыя даследаванні», — сказала яна. 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。«Некаторыя з гэтых даследчыкаў ніколі не выкарыстоўвалі сінхратрон, падобны да APS.»Яны даведваюцца, якія інструменты даступныя і якія навуковыя пытанні можна вырашыць у APS, якія нельга вырашыць у іншым месцы».
«Гэта магчымасць стварыць нешта новае, чаго раней не існавала ў APS. Мы пашыраем сферу біялагічных і экалагічных даследаванняў, і паколькі гэта новыя даследаванні, навукоўцы, якія будуць карыстацца аб'ектам, дапамагаюць нам развіваць праект». — Каралін Міхальска, Аргонская нацыянальная лабараторыя
Што тычыцца канкрэтнай навукі, якую будзе прасоўваць eBERlight, Міхальска сказала, што яна будзе ўключаць усё: ад даследаванняў глебы да вырошчвання раслін, утварэння аблокаў і біяпаліва. Стэфан Фогт, намеснік дырэктара аддзела рэнтгеналагічных навук APS, дадаў да спісу кругазварот вады, адзначыўшы, што гэтая інфармацыя мае вырашальнае значэнне для лепшага разумення змены кліматычных умоў.
«Мы вывучаем пытанні, звязаныя з кліматалагічнай навукай, і нам трэба працягваць іх вывучэнне», — сказаў Фогт. 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」.”«Нам трэба зразумець, як змагацца з глыбокімі экалагічнымі наступствамі змены клімату».
Нягледзячы на тое, што eBERlight афіцыйна быў запушчаны ў кастрычніку, APS будзе прыпынена на год у рамках комплекснай мадэрнізацыі аб'ектаў. На працягу гэтага часу каманда будзе працаваць над даследаваннем і распрацоўкай сістэмы адбору біялагічных і экалагічных проб, стварэннем баз дадзеных і правядзеннем інфармацыйна-прапагандысцкай працы па праграме.
Калі APS зноў запрацуе ў 2024 годзе, яго магчымасці будуць значна пашыраны. Каманда eBERlight заключыць доўгатэрміновыя пагадненні з 13 каналамі APS, якія прадстаўляюць шырокі спектр тэхналогій. Навукоўцы, якія працуюць праз eBERlight, таксама будуць мець доступ да рэсурсаў Argonne, такіх як вылічальны цэнтр Argonne, дзе размешчаны суперкамп'ютары і лабараторныя суперкамп'ютары Упраўлення навукі Міністэрства энергетыкі ЗША, і Цэнтр перадавых характарыстык бялкоў, дзе бялкі крышталізуюцца і рыхтуюцца да аналізу.
Па меры развіцця праграмы яна будзе выкарыстоўваць сувязі з іншымі ўстановамі карыстальнікаў Упраўлення навукі Міністэрства энергетыкі ЗША, такімі як Лабараторыя малекулярных навук аб навакольным асяроддзі Ціхаакіянскай паўночна-заходняй нацыянальнай лабараторыі і Аб'яднаны інстытут геному ў Нацыянальнай лабараторыі імя Лоўрэнса ў Берклі.
«Каб выхаваць дзіця, патрэбна цэлая вёска, але каб вырашыць навуковую праблему, патрэбна яшчэ большая вёска», — сказаў фізік з Аргонскага ўніверсітэта Зоу Фінфрок, член каманды 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、地球和环境系统的科学探索。 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、地球和环境系统的科学探索。«Мне падабаецца шматграннасць eBERlight, бо ён імкнецца стварыць інтэграваную платформу, якая прасоўвае навуковыя даследаванні біялагічных, наземных і экалагічных сістэм».Гэта гучыць проста, але маштаб і патэнцыйны ўплыў велізарныя».
Па словах Кена Кемнера, старшага фізіка і кіраўніка групы ў Аргонскай нацыянальнай лабараторыі, ідэя стварэння eBERlight нараджалася гадамі. Кемнер працаваў у APS 27 гадоў, большую частку якіх ён прысвяціў падключэнню даследчыкаў-экалогістаў да рэсурсаў установы. Цяпер eBERlight працягне гэту працу ў больш шырокіх маштабах, сказаў ён. Ён з нецярпеннем чакае новых адкрыццяў, якія будуць зроблены дзякуючы даследаванням парніковых газаў, водна-балотных экасістэм і ўзаемадзеяння раслін і мікраарганізмаў з глебай і адкладамі.
Па словах Кемнера, ключом да поспеху eBERlight з'яўляецца падрыхтоўка сінхратронных навукоўцаў, а таксама біёлагаў і эколагаў.
«Вам трэба навучыць радыелагаў лепш разумець праблемы экалагічнай навукі і адаптаваць тэхналогіі для лепшага вырашэння праблем экалагічных даследаванняў», — сказаў ён. 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。«Вам таксама трэба навучыць эколагаў таму, наколькі добрыя крыніцы святла для вырашэння гэтых праблем».Гэта робіцца для таго, каб паменшыць бар'еры для іх прыцягнення».
Ларан Шапон, намеснік дырэктара Лабараторыі фатонных навук і дырэктар APS, заявіў, што новы план азначае дэмакратызацыю доступу да APS і яго магчымасцей.
«Гэты план пасылае важны сігнал аб тым, што APS з'яўляецца крытычна важным рэсурсам для краіны, здольным распрацоўваць праграмы, якія дапамагаюць вырашаць актуальныя праблемы, у дадзеным выпадку экалагічныя і біялагічныя», — сказаў Чэпон. 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解决方案。.” 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解决方案。.”«eBERlight забяспечыць комплекснае рашэнне для навукоўцаў, якія імкнуцца вырашаць практычна значныя праблемы ў галіне біялагічных навук».
«Я спадзяюся, што незалежна ад таго, з якімі вялікімі праблемамі сутыкаюцца навукоўцы, APS зможа ім дапамагчы», — сказала яна. 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。”«Гэтыя праблемы закранаюць усіх нас».
Вылічальны цэнтр Argonne Leadership Computing Facility забяспечвае навуковую і інжынерную супольнасць суперкамп'ютэрнымі магчымасцямі для прасоўвання фундаментальных адкрыццяў і разумення ў шырокім дыяпазоне дысцыплін. ALCF, які падтрымліваецца праграмай даследаванняў у галіне перадавых навуковых вылічэнняў (ASCR) Міністэрства энергетыкі ЗША (DOE), з'яўляецца адным з двух вядучых вылічальных цэнтраў DOE, прысвечаных адкрытай навуцы.
Крыніца фатонаў (APS) Міністэрства энергетыкі ЗША ў Нацыянальнай лабараторыі Аргон з'яўляецца адной з самых прадуктыўных крыніц рэнтгенаўскага выпраменьвання ў свеце. APS забяспечвае рэнтгенаўскім выпраменьваннем высокай яркасці разнастайную групу даследчыкаў у галіне матэрыялазнаўства, хіміі, фізікі кандэнсаванага стану, навук аб жыцці і навакольным асяроддзі, а таксама прыкладных даследаванняў. Гэта рэнтгенаўскае выпраменьванне ідэальна падыходзіць для вывучэння матэрыялаў і біялагічных структур; размеркавання элементаў; хімічных, магнітных і электронных станаў; а таксама шэрагу тэхналагічна важных інжынерных сістэм, ад батарэй да інжэктарных фарсунак, якія маюць фундаментальнае значэнне для эканамічнага, тэхналагічнага і эканамічнага развіцця нашай краіны, і асновы матэрыяльнага дабрабыту. Штогод больш за 5000 даследчыкаў выкарыстоўваюць APS для стварэння больш за 2000 публікацый, у якіх падрабязна апісваюцца важныя адкрыцці і вырашаюцца больш важныя біялагічныя структуры бялкоў, чым любы іншы карыстальнік рэнтгенаўскага даследчыцкага абсталявання. Інавацыйныя тэхналогіі навукоўцаў і інжынераў APS ляжаць у аснове распрацоўкі паскаральнікаў і крыніц святла. Да іх адносяцца ўваходныя прылады, якія вырабляюць надзвычай яркія рэнтгенаўскія прамяні, якія цэняць даследчыкі, лінзы, якія факусуюць рэнтгенаўскія прамяні даўжынёй да некалькіх нанаметраў, прыборы, якія максімізуюць узаемадзеянне рэнтгенаўскіх прамянёў з даследуемым узорам, і прылады, якія збіраюць і камплектуюць праграмнае забеспячэнне для рэнтгенаграфіі. Кіруйце вялікімі аб'ёмамі дадзеных з даследаванняў APS.
У гэтым даследаванні выкарыстоўваліся рэсурсы Advanced Photon Source, карыстальніцкага цэнтра Упраўлення навукі Міністэрства энергетыкі ЗША, якім кіруе Аргонская нацыянальная лабараторыя Упраўлення навукі Міністэрства энергетыкі ЗША ў адпаведнасці з кантрактам № DE-AC02-06CH11357.
Аргонская нацыянальная лабараторыя імкнецца вырашыць актуальныя нацыянальныя навукова-тэхнічныя праблемы. Аргонская нацыянальная лабараторыя, першая нацыянальная лабараторыя ў Злучаных Штатах, праводзіць перадавыя фундаментальныя і прыкладныя навуковыя даследаванні практычна ва ўсіх навуковых дысцыплінах. Даследчыкі Аргонскай нацыянальнай лабараторыі цесна супрацоўнічаюць з даследчыкамі з соцень кампаній, універсітэтаў, а таксама федэральных, дзяржаўных і муніцыпальных устаноў, каб дапамагчы ім вырашаць канкрэтныя праблемы, прасоўваць навуковае лідэрства ЗША і будаваць лепшую будучыню для краіны. У Аргонскай лабараторыі працуюць супрацоўнікі больш чым 60 нацыянальнасцей, і ёй кіруе кампанія Argonne LLC у Чыкага, якая ўваходзіць у склад Упраўлення навукі Міністэрства энергетыкі ЗША.
Навуковае ўпраўленне Міністэрства энергетыкі ЗША з'яўляецца найбуйнейшым спонсарам даследаванняў у галіне фізічных навук у Злучаных Штатах і працуе над вырашэннем некаторых з найбольш актуальных праблем нашага часу. Для атрымання дадатковай інфармацыі наведайце https://energygy.gov/science.
Час публікацыі: 06 лістапада 2023 г.