當你將一群科學家、一股晶體、發射 X 射線的巨大雷射光束、日本的同步加速器設施和滴答作響的時鐘結合在一起時，你會得到什麼？新短片水晶擊球手：Beamtime跟隨康乃狄克大學和勞倫斯伯克利國家實驗室的一群科學家的腳步，揭示了這一點，揭示了科學實驗背後的科學家以及他們工作中的真實情感。
團隊前往播磨科學花園城的同步加速器設施，使用SPring-8 Angstrom 緊湊型自由電子雷射(SACLA) X-FEL 雷射器，這是一種尖端工具，結合了X 射線和雷射的特性，可產生強烈、聚焦的強光。該團隊只獲得了 60 小時的“光束時間”，一旦光束繼續使用，就沒有回頭路了。
在為期五天的實驗過程中，我們跟隨團隊嘗試將液晶噴射放入由以接近光速行進的電子產生的 X 射線束中。他們晝夜不停地工作，輪班時間約 10 至 12 小時，一切都必須完美協調，才能實現他們一直在努力的目標：取得水晶般的成功。以這種方式使用晶體和光束是該團隊開發的一項開創性新技術，對研究人員來說在精神和身體上都帶來了許多挑戰。
這個實驗的每個面向都充滿挑戰。將晶體準備好並放入光束中，確保我們撞擊晶體並處理數據。每個部分都有新的挑戰，這些挑戰對團隊的每個部分都有不同的影響。
亞倫·布魯斯特博士
「這個實驗的每個面向都充滿挑戰。讓晶體準備好並進入光束，確保我們撞擊晶體、處理數據並求解結構，”亞倫·布魯斯特博士勞倫斯伯克利國家實驗室的研究員告訴 IFLScience。
“每個部分都有新的挑戰，這些挑戰對團隊的每個部分都有不同的影響，但我們共同努力，並在所有這些問題上取得了進展。”
當 X 射線束撞擊液體射流時，這會導致衍射。這種繞射被稱為晶體撞擊。然後，系統快速拍攝一系列晶體結構照片，每秒多達 30 張。但並非所有數據都有用，因為有時可能沒有水晶命中。
「從『這是一個熱門』到『這是我們可以使用的數據』需要經過很多步驟，」勞倫斯伯克利國家實驗室的丹尼爾·佩利博士在影片中解釋道。這些照片幫助科學家解決他們所謂的“邏輯難題”，找到晶體已創建。結合照片和數據，團隊可以找出原子在晶體內的位置。
「我們的目標是解決許多結構，以建造一套可能的材料進行研究。當我們能夠找到共同的屬性時，我們就有希望開始預測如何改變它們以獲得新的屬性並設計出最有用的材料，」布魯斯特繼續說道。
人們合作的方式是科學過程中非常重要的一部分。
內特·霍曼博士
該團隊成功捕捉了影像中的新晶體結構。至少在理論上，這些結構的應用是無限的，而且該團隊對使用它們可以實現的目標抱有很高的雄心。 「我們正在製作新東西，」說內特·霍曼博士電影中來自伯克利實驗室的。從結構到幫助，對於那些可以工作的人，為了實現廉價再生能源的夢想，人們對能夠實現的潛力充滿熱情。
「那一年，我們做了三個 X-FEL 實驗，並收集了足夠的數據來解決 10 個新結構。這超出了我們的預期，並鼓勵我們繼續建立更快地解決更多結構的方法！布魯斯特總結。
這部電影也涉及溝通，不僅是在日本團隊內部，而且透過電影本身，幫助那些不在該領域的人接觸科學背後的科學家。在實驗過程中，他們遇到了將液晶送入光束的生產線、機器和網路的問題。 「當光束重新出現時，您可以重新開始實驗，但您不會再有任何時間回來，」霍曼解釋道。
這些晶體可能是 3-羥基生物酚，但瑪莎·阿列克西奇將它們暱稱為“棉花糖樣本”，因為它們類似於微小的晶體。在圖像中。短片中的這樣的時刻有助於將觀眾與科學和科學家本身聯繫起來。 「人們合作的方式是科學過程中非常強大的一部分，」霍曼說。
還有新技術的興起，例如，該團隊希望訓練它來識別晶體結構。它們只需要足夠的水晶命中，這樣人工智慧就可以了解它們是什麼，甚至最終預測可能發生的事情。
「人工智慧要做的就是利用已解決的晶體結構、晶體的化學成分和晶體的特性，告訴你哪些化學元素要以給定的比例組合，以創建具有所需特性的結構。該團隊需要從足夠的作品中收集足夠的數據來訓練人工智慧，」該電影的科學顧問兼聯合製片人勞拉·利伊博士告訴 IFLScience。
對於一組研究人員來說，解決影片中提到的問題似乎還有很長的路要走，也許確實如此。然而，與任何團隊一樣，他們的奉獻、辛勤工作和毅力將帶來未來的水晶般的成功。
《水晶擊球手：Beamtime》已入選哥斯達黎加 Max Sir 國際電影節並放映。
