Las dos nuevas líneas de luz se construirán como parte de una actualización integral del APS, mejorando sus capacidades y manteniendo su estatus como una instalación líder mundial para la ciencia de los rayos X.

En una ceremonia socialmente distanciada esta mañana en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), líderes del DOE, Argonne y la Universidad de Chicago abrieron camino en el futuro de la ciencia de los rayos X en los Estados Unidos.

La pequeña reunión de hoy marcó el inicio de la construcción del edificio Long Beamline, una nueva sala de experimentos que albergará dos nuevas líneas de luz que transportarán los rayos X ultrabrillantes generados por la Fuente de Fotones Avanzada (APS) a instrumentos científicos avanzados. Se construirá como parte de la actualización de $ 815 millones del APS, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE y una de las fuentes de luz más productivas del mundo. El APS, que es en esencia un microscopio de rayos X del tamaño de un estadio, atrae a más de 5, 000 científicos de todo el mundo para realizar investigaciones cada año en muchos campos que van desde la química hasta las ciencias de la vida, la ciencia de los materiales y la geología.

"La actualización del APS no es solo un proyecto científico apasionante, pero es vital para asegurar que Argonne y los Estados Unidos sigan siendo líderes mundiales en ciencia de rayos X, "dijo el Subsecretario de Ciencia del DOE, Paul Dabbar, que asistieron a la ceremonia de hoy. "Un APS mejorado, incluyendo estas dos líneas de luz más largas, conducirá a nuevas innovaciones en eficiencia energética, materiales más duraderos y más herramientas para combatir las pandemias virales ".

La actualización APS reemplazará el ya poderoso anillo de almacenamiento de electrones en el corazón de la instalación con un sistema de celosía magnética de última generación que aumentará el brillo de los rayos X generados hasta 500 veces. Como parte de este proyecto, se construirán nueve nuevas líneas de luz alrededor del anillo de almacenamiento existente para facilitar una variedad de objetivos de investigación; el Edificio Long Beamline albergará dos de ellos.

"La actualización de APS es una piedra angular del futuro de Argonne, ", dijo el director de Argonne, Paul Kearns." Junto con otros recursos únicos, como las supercomputadoras de Argonne, las nuevas líneas de luz en el APS actualizado permitirán la búsqueda de la ciencia a una escala que antes se creía imposible, permitiendo un mayor impacto de los avances en el cuidado de la salud, fabricación, seguridad nacional, transporte y energía ".

Como su nombre indica, las líneas de luz alojadas en el edificio Long Beamline serán aproximadamente tres veces más largas que las que se encuentran actualmente en el APS, enviando fotones más lejos de la fuente para llegar a las muestras que se analizan. Esta distancia permite haces de rayos X más enfocados, permitiendo a los científicos mirar algo tan pequeño como la estructura más fina dentro incluso del chip de computadora más compacto, en tiempo real.

Las nuevas instalaciones también tendrán una mayor capacidad para la obtención de imágenes in situ, lo que significa observar muestras a medida que los científicos cambian el entorno que los rodea. Esto permitirá una medición precisa del impacto de la temperatura, presión y otros factores sobre materiales avanzados, un paso importante hacia la creación de la próxima generación de componentes para todo, desde motores de aviones hasta células solares.

"Nuestro objetivo es crear las instalaciones más avanzadas y completas que podamos para los científicos de todo Estados Unidos y de todo el mundo que utilizan el APS, "dijo Robert Hettel, director de proyecto para la actualización de APS. "Estas mejoras cambiarán las reglas del juego para la instalación, y para la ciencia de rayos X en su conjunto ".

El edificio Long Beamline albergará:

• Nanoprobe in situ (ISN): Esta línea de luz de 250 metros (820 pies) está diseñada específicamente para obtener imágenes in situ con un enfoque preciso. Su haz puede enfocar hasta 20 nanómetros, y proporciona suficiente espacio entre la óptica y la muestra para cambiar el entorno de la muestra (a través de la temperatura, presión y otros métodos) y rastrear el efecto de estos cambios con una resolución extremadamente fina. Una aplicación del ISN sería una comprensión más precisa de las reacciones electroquímicas dentro de las baterías, que se anticipa que conducirá a avances en la extensión de la vida útil de la batería.
• El microscopio de rayos X de alta energía (HEXM): Diseñado para rayos X de mayor energía que pueden penetrar en materiales más densos, esta línea de luz de 180 metros (590 pies) combina esa energía con una mayor capacidad de enfoque. Esto permitirá a los científicos mapear con mayor precisión las composiciones de los materiales, y el potencial de HEXM para mediciones in situ lo convertirán en una línea de luz de destino para aplicaciones de ingeniería y ciencia de materiales. Una aplicación sería probar las palas del motor de un avión bajo tensión, para ver dónde se forman las grietas en los materiales de los que están hechos y aprender a prevenirlas.

La ceremonia de hoy dio inicio simbólicamente a la fase de construcción del edificio Long Beamline, la única parte visible externamente de la actualización de APS.

"La Universidad de Chicago se enorgullece de su larga asociación con Argonne y la APS, "dijo Juan de Pablo, Vicepresidente de Laboratorios Nacionales de la Universidad de Chicago, que asistieron a la ceremonia de hoy. "Esperamos muchos años más de vital, investigación que cambiará el mundo en las instalaciones mejoradas ".

La construcción está programada para comenzar este otoño, con una fecha de finalización propuesta a mediados de 2022 para el edificio Long Beamline. La primera luz para la actualización APS se espera para fines de 2023.

"La actualización de APS será transformadora, "dijo Stephen Streiffer, Subdirector de laboratorio de ciencia y tecnología de Argonne y director de la APS. "Para los usuarios de APS, será como la diferencia entre caminar y volar en un avión a reacción. Revolucionará nuestra capacidad para explorar los límites y horizontes de la ciencia, y el edificio Long Beamline nos permitirá aprovechar al máximo las capacidades de la actualización ".