Zo začiatku som nechcela veľmi hovoriť o tom, čo a kde robím, lebo som očákavala, že ma z Nemecka pekne vrátia naspäť na Slovensko. Po roku a pol ma stále nikam nechcú posielať, tak si hovorím, že by bolo načase prezradiť niečo viac, jednak preto, že na tomto projekte sa (aj keď zlomkovo) podieľa Slovensko, jednak že môžem priblížiť jeden zo spôsobov, akým sa dnes robí veda a získavajú poznatky.
European XFEL je výskumná inštitúcia, ktorej cieľom je postaviť a prevádzkovať zdroj röntgenového žiarenia určitých parametrov (tzv. X-ray Free Electron Laser) spolu s koncovými experimentálnymi stanicami, ktoré sú potom využívané vedeckými skupinami z rôznych odvetví pre ich vlastné experimenty a vedecké otázky.
Avšak na generovanie tohto žiarenia treba o niečo viac infraštruktúry, ako na laserové ukazovátko. Veľa ľudí má možno aspoň akú takú predstavu o nejakom CERNe alebo o ňom aspoň počuli. S CERNom má XFEL spoločný prvok, a to lineárny urýchľovač. Ten má v prípade EuXFEL dĺžku 3.4 kilometra, a je uložený pod zemou, v tuneli prechádzajúcom hranicou z Hamburgu do spolkovej republiky Schleswig-Holstein. V linacu (linear accelerator) sú urýchľované elektróny, ktoré sú potom prehnané cez magnetické polia, tvorené tzv. undulátormi, a v ktorých je dráha týchto elektrónov zakrivená, pričom dochádza k emisii röntgenového žiarenia. Tu nastáva ďalšia fyzika, a toto žiarenie ovplyvňuje elektróny, ktoré podľa toho akú majú energiu spomaľujú/urýchľuju až sa synchronizujú a dochádza k ich bunchingu. Popritom generujú koherentné žiarenie a vznikajú tak intenzívne röntgenové záblesky. Na konci sú elektróny odklonené a zahodené do koša (electron dump) a žiarenie sa ďalej používa v experimentoch, kedy sa vzorka vystaví tomuto röntgenovému lúču. Tu treba dodať, že samotný tunel, a teda hlavne linac je kurva rovný (myslím, že v ráde milimetrov).
Tunel začína v DESY a končí v Schenefeld-e, kde je hlavná budova s koncovými stanicami.
Lúč z jedného linacu je možné využiť vo viacerých beamlines, na ktorých ešte môže byť viac koncových experimentálnych staníc. Parametre žiarenia sú rôzne modulované, a podľa toho sú potom vhodné na rôzne druhy experimentov.
Jednou z koncových staníc je napríklad High Energy Density (HED), kde sa skúma, čo sa deje v materiáloch pri vysokých teplotách a tlakoch, čím možno spätne rekonštruovať informácie o dopade meteoritu, alebo čo sa deje v planétach a ako vznikajú jednotlivé materiály. Na biologické vzorky slúži najmä stanica SPB/SFX – Single Particles, Clusters, and Biomolecules & Serial Femtosecond Crystallography. V prípade bio vzoriek je možné vďaka vlastnostiam XFELu zisťovať atomárnu štruktúru biomolekúl a komplexov (bielkoviny, vírusy,…), mokrým snom je zostavovanie tzv. molecular movies biochemických reakcií. Teda, niežeby sme zisťovať štruktúru predtým nevedeli, X-ray kryštalografia tu je už nejaký ten piatok, ale s výkonnejším zdrojom je (zatiaľ teoreticky) možné namerať dáta na jednej molekule a niekedy pomôže už len to, že na experiment postačia menšie kryštály (viac energie -> menej vzorky). Molecular movies sú pekne vysvetlené v tomto videu o stanici FXE (Femtosecond X-Ray Experiments).
It is basically a giant fancy X-ray generator. It makes people, who like ribbons and arrows, happy. [ src ]
Ok, teraz trochu down to earth – čo tu robím ja. Vedecké skupiny, ktoré získajú merací čas, často potrebujú vzorky dokončiť, či úplne od nuly pripraviť priamo na mieste. Okrem toho, do lúča sa nepustí hocičo, a vzorky musia prejsť aj istou kontrolou kvality, na čo sa využíva množstvo fyzikálnych, chemických, či biochemických metód. A presne na toto slúžia “User Labs”, kde robím user support (užívateľská podpora my ass) a starám sa o chod labáku po praktickej stránke. Čiže všetko od pomoci s obsluhou prístrojov, riešenia problémov, ktoré user-i majú, troubleshooting, safety, objednávky, IT, … Máme tu všetko klasické vybavenie, ktoré možno čakať v bio/chem labáku až po analytickú ultracentrifúgu, cryoTEM, DLS, FPLC, AFM, FACS, časom snáď aj liquid handling a kryštalizačný robot.
Foto z čias, keď sme mali minimum prístrojov. Náš labák je zameraný najmä na prípravu biologických vzoriek – kryštalografiu bielkovín či bielkovinových komplexov, prípadne vírusy, spóry, či iné biologické častice.
Celý tento svet okolo beamlines a beamtimes je prinajmenšom fascinujúci. Ľudia, ktorí obetujú neskutočné množstvo času a energie pred samotným experimentom a potom počas neho odchádzajú o štvrtej ráno, ísť si na chvíľu pospať, aby mohli o pár hodín opäť pokračovať v príprave vzoriek alebo meraniach. Prípadne predtým nastaviť streamovanie videa na monitorovanie vzorky :))
Najlepšie je, že každá z užívateľských skupín je z iného biologického výskumu, používa iné prístroje, a iné materiály a ja miestami sotva viem dešifrovať čo potrebujú, alebo na čo sa pozerám (ale už som si zvykla a nepociťujem to ako hanbu). Často nám vynadajú, že tak zakladný material nemáme a ja pritom myslím na ten ~ 3000 stranový katalóg jedného z dodávateľov.
Experimental hall, tuším okolo osem poschodí pod zemou, stále vo fáze staveniska.
Najzaujímavejšia časť podzemia – tunel. Áno, sú tam tunnel bikes, veď komu sa chce kráčať tie stovky metrov. Koluje joke o tom, prečo nevybudovali jeden tunel navyše, aby sa dalo chodiť na obed do DESY.
Odporúčam video tunnel flight.
Apertures/clony na osekanie röntgenového/X-ray lúča.
Hutches v príprave.
Odtiaľ vľavo tuším pôjde beam do ďalšej beamline.
Inštalácie
Veci poskladané v clean tentoch, čakajúce na inštaláciu.
Jedna z koncových staníc, SPB/SFX – Single Particles, Clusters and Biomolecules & Serial Femtosecond Crystallography.
Čiastočná schéma, z ktorej na fotke vyššie vidieť len SPB/SFX optics a experimental hutch.
Nástenka v control room-e – kolegyňa z obálky novín pri inštalovaní liquid jet vnútri komory, a instantné fotky prvých používateľov na EuXFEL.
Inside joke od Arwen Pearson – cake of diffraction.
Koho by táto téma zaujímala viac, tu je prednáška z Chaos Communication Congress o tom, ako FELy fungujú.
Moje fotky sú nudné, oproti virtual tours pornu, ktoré si je možné pozrieť na našej stránke.