Innovazioni nel campo della scienza dei materiali
Recentemente, un team di scienziati statunitensi ha presentato un prototipo innovativo di reticolo a piegatura complessa. Questa scoperta ha il potenziale di ridurre il consumo energetico fino all’80% e di aumentare la luminosità del fascio di raggi X fino a 100 volte. Tali progressi potrebbero trasformare radicalmente la ricerca nei settori della scienza dei materiali, della biologia e dell’energia. Il progetto è stato sviluppato presso il Brookhaven National Laboratory, sotto l’egida del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Gli scienziati hanno dedicato anni a perfezionare un array di magneti unico, aprendo nuove e promettenti prospettive per il futuro degli acceleratori. Questo lavoro prepara il terreno per un significativo aggiornamento delle strutture esistenti, rendendo la ricerca più efficiente e sostenibile.
Caratteristiche dell’NSLS-II e le sue applicazioni
L’NSLS-II rappresenta un anello di stoccaggio di elettroni di ultima generazione, operante a 3 GeV. Questo sistema sfrutta un fascio di elettroni stabile per generare raggi X ad alta intensità, utilizzati in quasi 60 linee di fascio, di cui 29 attualmente operative. Le applicazioni di questo sistema spaziano dall’analisi delle proteine alla ricerca sui materiali per batterie. Il design originale è stato concepito negli anni ’70 dai pionieri Renate Chasman e George Kenneth Green, i quali hanno progettato un reticolo a doppia piegatura achromatica. Questo sistema utilizza elettromagneti per guidare e focalizzare un fascio di elettroni estremamente luminoso, rendendo possibile una vasta gamma di esperimenti scientifici.
Nuove frontiere nel design dei reticoli
Sotto la direzione di Timur Shaftan, PhD, fisico e direttore della Divisione Acceleratori dell’NSLS-II, un gruppo di ingegneri e fisici ha intrapreso l’esplorazione di una nuova generazione di design per il reticolo. Questo approccio innovativo prevede l’uso di magneti permanenti multifunzionali ad alta resistenza, disposti in modo compatto. Tra questi, i quadrupoli a magnete permanente (PMQ) si distinguono per le loro dimensioni ridotte, l’assenza di consumo elettrico e la mancanza di necessità di manutenzione continua. Questi magneti, posizionati lungo una traiettoria curvata di un cylinder di Halbach, svolgono funzioni sia quadrupolari (focalizzazione) che dipolari (piegatura). Questo design innovativo è fondamentale per ottenere un fascio a bassa emittanza, migliorando così l’efficienza degli esperimenti.
Integrazione dell’intelligenza artificiale nella ricerca scientifica
Inoltre, il progetto ha integrato l’intelligenza artificiale durante la AI Jam Session del DOE. Durante questo evento, gli scienziati di Brookhaven hanno testato modelli di IA per ottimizzare gli algoritmi di correzione dei PMQ e le previsioni dei campi. L’uso dell’intelligenza artificiale rappresenta un passo avanti significativo nella ricerca scientifica, poiché consente di analizzare grandi quantità di dati in modo più efficiente. Questa sinergia tra scienza e tecnologia non solo migliora la qualità della ricerca, ma apre anche nuove strade per l’innovazione nel campo della fisica e dell’ingegneria.
