การเพิ่มขึ้นของ ‘วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ใหม่’

การเพิ่มขึ้นของ 'วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ใหม่'

“พวกเขาทำงานนิวเคลียร์ที่นั่นและทำให้ GPS ของคุณติดขัด” คนขับแท็กซี่ของฉันเตือนฉันขณะที่เราขับรถจากสนามบินในน็อกซ์วิลล์ไปยังห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ (ORNL ) ตั้งอยู่ในพื้นที่สีเขียวชอุ่มระหว่างคัมเบอร์แลนด์และเทือกเขา ในตอนกลางของรัฐเทนเนสซี ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง สหรัฐอเมริกาได้สร้างวัสดุฟิชชันได้สำหรับโครงการระเบิดปรมาณูแมนฮัตตัน บอกฉันว่าเขา

ต้องไปส่งฉัน

ที่ประตู ฉันขอให้คนขับเข้าไปข้างในและเปิดอุปกรณ์ทิ้งไว้ เขาทำ  และ GPS ก็ทำงานได้ดีด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกทางวิทยาศาสตร์ขนาดมหึมาที่ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาลกลาง โครงการแมนฮัตตันได้ช่วยนำการเปลี่ยนแปลงระยะของฟิสิกส์จากความพยายามในระดับเล็กๆ ไปสู่สิ่งที่เรียกว่า 

“วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่” คำนี้ได้รับความนิยมผู้อำนวยการของ ORNL ในบทความที่เขาเขียนให้กับScienceในปี 1961 ( 134 161 ) วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่เป็นคำศัพท์ของเขาในการอธิบายว่าเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สนับสนุนการเพิ่มขึ้นของสิ่งอำนวยความสะดวก เครื่องมือ

และงบประมาณทางวิทยาศาสตร์ที่ดูเหมือนจะผ่านพ้นไปได้อย่างไร โดยมีนักวิจัยที่เชี่ยวชาญมากขึ้นทำงานในความร่วมมือที่ใหญ่ขึ้นกว่าเดิมนักฟิสิกส์หลายคนเริ่มยอมรับชื่อเล่นว่า “วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่” เพื่อยกระดับชื่อเสียงและเงินทุนของฟิสิกส์พลังงานสูง รู้สึกว่าฟิสิกส์โดยรวมไม่ได้แบ่งปันวัฒนธรรมนั้น 

เขาชี้ให้เห็นว่า ORNL และห้องทดลองระดับชาติอื่นๆ ในสหรัฐอเมริกาและที่อื่น ๆ มีลักษณะที่หลากหลายกว่า โดยเน้นไปที่วัสดุศาสตร์และฟิสิกส์ของสสารควบแน่นเป็นส่วนใหญ่ ด้วยเหตุผลนี้ เขาคร่ำครวญถึงความกระตือรือร้นที่เพื่อนนักวิทยาศาสตร์หลายคนทักทายวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่

ใน “วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ใหม่” สิ่งอำนวยความสะดวกและห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่กำลังสนับสนุน “นิเวศวิทยาการวิจัย” มากขึ้น ซึ่งประกอบด้วยเครื่องมือขนาดเล็ก การทดลอง และการทำงานร่วมกัน

อย่างไรก็ตาม มีอีกช่วงหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงทางวิทยาศาสตร์ที่แสดงให้เห็นว่าสัญชาตญาณนั้นดี

ในการเปลี่ยนแปลง

ระยะล่าสุดนี้ ซึ่งนักประวัติศาสตร์เรียกว่า “วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ใหม่” สิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ที่ ORNL และห้องปฏิบัติการอื่นๆ กำลังสนับสนุน “นิเวศวิทยาการวิจัย” มากขึ้น ซึ่งประกอบด้วยเครื่องมือขนาดเล็ก การทดลอง และการทำงานร่วมกัน การวิจัยมีการเติบโตไม่มากเท่ากับความซับซ้อน

มากขึ้นทีมขนาดเล็กมีปฏิสัมพันธ์ในรูปแบบที่โต้ตอบและเป็นเครือข่ายมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้ปรากฏครั้งแรกในทศวรรษที่ 1970 และ 1980 ที่แหล่งกำเนิดแสง ซึ่งพอร์ตลำแสงหนึ่งพอร์ตมักจะเริ่มให้บริการโครงการวิจัยต่างๆ มากมาย และโครงการหนึ่งมักจะเกิดขึ้นที่พอร์ตต่างๆ หลายแห่ง 

แต่การวิจัยร่วมกันที่ยืดหยุ่นของวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ใหม่ๆ ยังปรากฏให้เห็นในโรงผลิตนิวตรอน เช่น ที่โอกริดจ์ความกระฉับกระเฉงและความตื่นเต้นฉันมาที่เทนเนสซีเพื่อดูการดำเนินการทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหญ่ซึ่งเป็นโรงงานที่ใหญ่ที่สุดสร้างขึ้นตั้งแต่โครงการแมนฮัตตัน โครงการ

มูลค่า 1.4 พันล้านดอลลาร์พังทลายลงในปี 2542 และเริ่มดำเนินการในปี 2549 ขณะที่ฉันเยี่ยมชม SNS นักวิทยาศาสตร์ด้านเครื่องมือ อธิบายวิธีที่เครื่องเร่งความเร็วเชิงเส้นวิ่งพัลส์ของโปรตอนสูงถึง 1 GeV ก่อนที่จะกระแทกพวกมันเข้ากับเป้าหมายปรอท ซึ่ง แยกหรือ “กระเด็น” 

เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย

กระบวนการสปอลเลชันนี้สร้างการพ่นนิวตรอน ซึ่งกระจายไปตามท่อเครื่องมือที่ล้อมรอบเป้าหมาย เช่น ช่องว่างระหว่างชิ้นครึ่งพาย SNS มีท่อบีม 18 ท่อ ข้างละเก้าท่อ บางครั้งมีเครื่องดนตรีมากกว่าหนึ่งชิ้นในแต่ละท่อ ประกอบด้วยดิฟแฟรกโตมิเตอร์และสเปกโตรมิเตอร์ชนิดต่างๆ เครื่องมือเหล่านั้น

จะวางห่างจากเป้าหมายหนึ่งโหลหรือมากกว่านั้น ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความละเอียดเพิ่มขึ้นตามระยะทาง และส่วนหนึ่งเพื่อให้พอดีกับบล็อกที่ป้องกันผู้ใช้จากอันตรายจากรังสีแหล่งที่มาของการสปอลเลชัน ชาคูมาคอสบอกฉันว่าได้ให้ขอบเขตและความยืดหยุ่นในการวิจัยนิวตรอนเพิ่มเติม ทำให้มีประโยชน์

ไม่เพียงแต่สำหรับฟิสิกส์ของสสารควบแน่นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเคมี ชีววิทยา และวิศวกรรมด้วย การมีส่วนร่วมในภาคอุตสาหกรรมก็เติบโตเช่นกัน บริษัทยานยนต์ได้ใส่แบตเตอรี่และแม้แต่บล็อกเครื่องยนต์ทั้งหมดเข้าไปในลำแสงนิวตรอนของ SNS ในขณะที่บริษัทการบินและวิศวกรรมใช้พวกมัน

เพื่อศึกษาโลหะผสมชนิดใหม่การมีส่วนร่วมทางอุตสาหกรรม การวิจัยขนาดเล็กเพื่อวัตถุประสงค์ในการนำไปใช้ในโรงงานขนาดใหญ่  เป็นคุณลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ใหม่ผู้ใช้อุตสาหกรรมที่ SNS มีตั้งแต่องค์กรขนาดใหญ่ที่นักวิจัยมีประสบการณ์เกี่ยวกับเครื่องและวิธีการทำงาน 

ไปจนถึงบริษัทขนาดเล็กที่เจ้าหน้าที่ SNS ต้องทำ “บริการเจ้าหน้าที่ดูแลแขก” ช่วยพวกเขาในการติดตั้งและใช้งานเครื่องมือและแปลผล การมีส่วนร่วมทางอุตสาหกรรมใหม่นี้  การวิจัยขนาดเล็กเพื่อวัตถุประสงค์ในการนำไปใช้ในโรงงานขนาดใหญ่  เป็นจุดเด่นอย่างหนึ่งของวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ใหม่

สัญญาณเพิ่มเติมคือปฏิสัมพันธ์ที่เพิ่มขึ้นระหว่างการวิจัยในสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ เช่น SNS และการทำงานกับแหล่งกำเนิดแสงที่อื่น เหตุผลประการหนึ่งของการข้ามสาขาวิชานี้คือความสามารถของนิวตรอนในการตรวจสอบโครงสร้างแม่เหล็กของวัสดุ อีกประการหนึ่งคือนิวตรอนสามารถหาตำแหน่งของไฮโดรเจนและธาตุแสงอื่นๆ ได้ง่าย เช่น ในโปรตีน ซึ่งยากหรือแม้แต่เป็นไปไม่ได้ด้วยรังสีเอกซ์

กล่าวว่า “ผู้ใช้ส่วนใหญ่ที่ใช้เครื่องวัดการเลี้ยวเบนแบบผงรวบรวมข้อมูลจากทั้งแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์และนิวตรอน” การใช้นิวตรอนเย็น  ที่มีความยาวคลื่นยาว  ได้ขยายการวิจัยนิวตรอนเพิ่มเติมในสาขาต่างๆ เช่น เคมีและชีววิทยาจุดวิกฤต ในวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ใหม่ การปฏิบัติการวิจัยไม่จำเป็น

Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน