السنكروترون الأوروبي.. المجهر الدقيق

ماذا نعرف عن التفاعلات الحيوية؟ وكيف نشرح خواص المادة؟ وهل سنتوصل يوما ما إلى مكافحة فعالة ضد السرطان، أو استخدام مواد متجددة ومكافحة التلوث؟

معظم هذه القضايا لا يمكن حلها إلا من خلال معرفة وافية ودقيقة لهيكل المادة على مستوى الذرات والجزيئات. وللعلم، فإن قياس الذرات يقاس بالعُشر من النانومتر، ما يجعلها غير مرئية حتى باستخدام المجهر الضوئي.

ومن أجل "رؤية" الذرات، واستكشاف المواد من خلال خصائصها المجهرية، يحتاج الباحث إلى ضوء "سحري" وطول موجي قصير جداً يستطيع اختراق المادة، ويتمثل في الأشعة السينية X.

وتتفاعل الأشعة السينية مع المادة بطرق متعددة؛ حيث تخترق الأعماق الداخلية للمواد، وهي تستخدم في التطبيقات الطبية. ولكن الأشعة السينية يمكنها أيضاً إلقاء الضوء على البنية ثلاثية الأبعاد للبلورات، حيث استخدم الباحثون، لسنوات عديدة من قبل، أنابيب الأشعة السينية للحصول على هذه المعلومة الحاسمة في علم المواد، ولدراسة الجزيئات البيولوجية كذلك.

إقرأ أيضاً: روبوتات مجهريّة تسبح في دم الإنسان

بالمقارنة مع الأشعة السينية عند المستشفيات، فإن حزمة الأشعة السينية التي تنتج في السنكروترون هي أكثر قوة وتركيزا، حيث تشبه شعاع الليزر.

إن سطوع الحزمة يسمح -على سبيل المثال- بتسجيل معطيات تجربة في وقت أقصر بكثير من ذي قبل. بالإضافة إلى ذلك، يتم فتح مجالات كاملة من البحوث الأساسية، وهو ما يتجاوز بكثير أحلام عالم البلورات قبل أربعين عاماً.

وللحصول على أشعة الحزمة السينية، يقوم مدفع بإرسال الإلكترونات في الحلقة الأولى من المبنى ومحيطها 300 متر، ويتم تسريعهم فيها حتى تصل إلى 99.99 بالمئة من سرعة الضوء. بعدها تمر الإلكترونات في الحلقة الثانية، ومحيطها 844 متراً، وتسمى أيضا حلقة التخزين من شأنها أن تبقي هذه الجسيمات فيها أطول فترة ممكنة. لكن في كل مرة يؤثر فيها المغناطيس على مسار الإلكترونات لتستمر ضمن الحلقة، فإنها تفقد بعضا من طاقتها على شكل إشعاع، وهذا الإشعاع السنكروترون المركّز الناتج يستخدم في التجارب، حيث هو الذي يسمح بالرؤية في أعماق المواد غير الشفافة.

ويدخل مركز (السنكروترون الأوروبي لمرافق الإشعاع) (European Synchrotron Radiation Facility)، مرحلة التطوير الثانية، بميزانية تتعدى 150 مليون يورو، لإضافة 19 خطاً ضوئياً إضافياً، والوصول إلى 40.

إقرأ أيضاً: صورة مسرّبة لآيفون 6 إس الجديد: بطارية أقوى؟

هذا التحديث يدوم سبعة عشر شهراً، يتم فيه قطع نشاط الأشعة، لتعود بعد الانتهاء من التطوير لإنتاج ضوء 100 مرة أكثر إشراقًا عما هو عليه، ما يزيد من دقة التجارب وفتح أبواب تكنولوجيا النانو لفرق كثيرة من الباحثين في يونيو 2020.