คุณจะได้อะไรเมื่อรวมทีมนักวิทยาศาสตร์, เจ็ตคริสตัล, ลำแสงเลเซอร์ขนาดยักษ์ที่ยิงรังสีเอกซ์, โรงงานซินโครตรอนในญี่ปุ่น และนาฬิกาเดินติ๊กๆ หนังสั้นเรื่องใหม่Crystal Hitters: บีมไทม์ตามกลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอนเนตทิคัตและห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley เผยให้เห็นสิ่งนั้น โดยให้ความกระจ่างแก่นักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการทดลองทางวิทยาศาสตร์ และอารมณ์ที่แท้จริงที่เข้าไปในงานของพวกเขา
ทีมงานได้เดินทางไปยังศูนย์ซินโครตรอนของ Harima Science Garden City เพื่อใช้เลเซอร์ X-FEL อิเล็กตรอนอิสระ SPring-8 Angstrom Compact (SACLA) ซึ่งเป็นเครื่องมือล้ำสมัยที่ผสมผสานคุณสมบัติของรังสีเอกซ์และเลเซอร์เพื่อสร้างความเข้มข้นที่เข้มข้น ลำแสงเอ็กซ์เรย์ – แต่ก็มีอุปสรรคอยู่ ทีมงานได้รับ "เวลาลำแสง" เพียง 60 ชั่วโมง และเมื่อลำแสงดำเนินต่อไป จะไม่มีการย้อนกลับ
ตลอดการทดลองห้าวัน เราติดตามทีมงานขณะที่พวกเขาพยายามวางไอพ่นของผลึกเหลวลงในลำแสงรังสีเอกซ์ที่สร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนที่เดินทางด้วยความเร็วเกือบแสง การทำงานเป็นกะตลอด 24 ชั่วโมงประมาณ 10-12 ชั่วโมง ทุกอย่างจะต้องสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์แบบเพื่อบรรลุเป้าหมายที่พวกเขาทำมาทั้งหมด: ประสบความสำเร็จ การใช้คริสตัลและลำแสงในลักษณะนี้เป็นเทคนิคบุกเบิกใหม่ที่พัฒนาโดยทีมงานและเผชิญกับความท้าทายมากมายทั้งทางจิตใจและร่างกายสำหรับนักวิจัย
ทุกแง่มุมของการทดลองนี้เป็นสิ่งที่ท้าทาย การเตรียมคริสตัลและเข้าไปในลำแสง เพื่อให้แน่ใจว่าเรากำลังชนคริสตัล และประมวลผลข้อมูล ทุกส่วนมีความท้าทายใหม่ที่ส่งผลต่อแต่ละส่วนของทีมแตกต่างกัน
ดร.แอรอน บรูว์สเตอร์
“ทุกแง่มุมของการทดลองนี้เป็นสิ่งที่ท้าทาย การเตรียมคริสตัลและเข้าไปในลำแสง เพื่อให้แน่ใจว่าเรากำลังชนคริสตัล ประมวลผลข้อมูล และแก้ไขโครงสร้าง”ดร.แอรอน บรูว์สเตอร์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley บอกกับ IFLScience
“ทุกส่วนมีความท้าทายใหม่ที่ส่งผลกระทบต่อแต่ละส่วนของทีมแตกต่างกัน แต่เราทำงานร่วมกันและมีความก้าวหน้าในทุกส่วน”
เมื่อลำแสงเอ็กซ์เรย์กระทบกับไอพ่นของของเหลวสิ่งนี้ทำให้เกิดการเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบนนี้เรียกว่าการชนแบบคริสตัล จากนั้นระบบจะถ่ายภาพโครงสร้างผลึกอย่างรวดเร็วมากถึง 30 ภาพต่อวินาที ข้อมูลบางส่วนอาจไม่มีประโยชน์ เนื่องจากบางครั้งอาจไม่มีการตีคริสตัล
“มีหลายขั้นตอนที่ต้องเปลี่ยนจาก 'สิ่งนี้ได้รับความนิยม' ไปสู่ 'นี่คือข้อมูลที่เราใช้ได้'” ดร. แดเนียล พาลีย์ จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ เบิร์กลีย์ อธิบายในภาพยนตร์เรื่องนี้ ภาพถ่ายเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์แก้สิ่งที่พวกเขาเรียกว่าเป็น "ปริศนาตรรกะ" ในการค้นหาคริสตัลที่ถูกสร้างขึ้น การรวมภาพถ่ายและข้อมูลเข้าด้วยกันทำให้ทีมงานสามารถทราบได้ว่าอะตอมอยู่ที่ไหนภายในคริสตัล
“เป้าหมายของเราคือการแก้ไขโครงสร้างจำนวนมากเพื่อสร้างชุดวัสดุที่เป็นไปได้ในการตรวจสอบ เมื่อเราสามารถค้นหาคุณสมบัติทั่วไปได้ เราก็หวังว่าจะเริ่มคาดการณ์ได้ว่าจะเปลี่ยนคุณสมบัติเหล่านั้นอย่างไรเพื่อให้ได้คุณสมบัติใหม่และการออกแบบให้เป็นวัสดุที่มีประโยชน์ที่สุด” บรูว์สเตอร์กล่าวต่อ
วิธีที่ผู้คนทำงานร่วมกันเป็นส่วนที่ทรงพลังมากของกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
ดร.เนท โฮห์มาน
ทีมงานประสบความสำเร็จในการถ่ายภาพโครงสร้างผลึกใหม่ๆ ที่อยู่ในภาพดังกล่าว ในทางทฤษฎีแล้ว การใช้งานโครงสร้างเหล่านี้นั้นไม่มีขีดจำกัดเป็นอย่างน้อย และทีมงานมีความทะเยอทะยานสูงสำหรับสิ่งที่สามารถทำได้โดยใช้โครงสร้างเหล่านี้ “เรากำลังสร้างสิ่งใหม่ๆ” กล่าวดร.เนท โฮห์มานจากเบิร์กลีย์ แล็บส์ในภาพยนตร์เรื่องนี้ จากโครงสร้างมาช่วยด้วยสำหรับผู้ที่สามารถทำงานได้ความฝันของพลังงานหมุนเวียนราคาถูก ความหลงใหลในศักยภาพของสิ่งที่สามารถทำได้จะส่องประกายออกมา
“ในปีนั้น เราทำการทดลอง X-FEL สามครั้ง และรวบรวมข้อมูลได้เพียงพอที่จะแก้ไขโครงสร้างใหม่ 10 โครงสร้าง สิ่งนี้เกินความคาดหมายของเราและสนับสนุนให้เราสร้างวิธีการแก้ไขโครงสร้างเพิ่มเติมเร็วขึ้น!” บรูว์สเตอร์กล่าวสรุป
ภาพยนตร์เรื่องนี้ยังเกี่ยวกับการสื่อสาร ไม่เพียงแต่ภายในทีมงานในญี่ปุ่นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผ่านตัวภาพยนตร์ด้วย ซึ่งช่วยเปิดเผยผู้ที่ไม่อยู่ในสาขานี้ให้กับนักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังวิทยาศาสตร์ ในระหว่างการทดลอง พวกเขาประสบปัญหากับสายการผลิต เครื่องจักร และเครือข่ายที่ป้อนผลึกเหลวเข้าไปในลำแสง “เมื่อลำแสงกลับมา คุณสามารถเริ่มการทดลองได้อีกครั้ง คุณจะไม่มีเวลากลับมา” Hohman อธิบาย
ผลึกอาจเป็น 3-ไฮดรอกซี-ไบโอ-ฟีนอล แต่ Masha Aleksich ตั้งชื่อเล่นว่า "ตัวอย่างมาร์ชแมลโลว์" เนื่องจากมีลักษณะคล้ายขนาดเล็กในภาพ ช่วงเวลาแบบนี้ในภาพยนตร์สั้นที่ช่วยเชื่อมโยงผู้ชมเข้ากับวิทยาศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์เอง “วิธีที่ผู้คนทำงานร่วมกันเป็นส่วนที่ทรงพลังมากของกระบวนการทางวิทยาศาสตร์” Hohman กล่าว
นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่นซึ่งทีมงานหวังจะฝึกให้รู้จักโครงสร้างผลึก พวกเขาต้องการเพียงการตีคริสตัลให้เพียงพอเพื่อให้ AI สามารถเรียนรู้ว่าพวกเขาคืออะไรและในที่สุดก็สามารถคาดเดาสิ่งที่เป็นไปได้ได้
“สิ่งที่ AI จะทำคือนำโครงสร้างผลึกที่ละลายแล้ว องค์ประกอบทางเคมีของคริสตัล และคุณสมบัติของคริสตัล มาบอกคุณว่าองค์ประกอบทางเคมีใดที่จะรวมกันในสัดส่วนที่กำหนด เพื่อสร้างโครงสร้างที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ ทีมจำเป็นต้องรวบรวมข้อมูลที่เพียงพอจากองค์ประกอบที่เพียงพอเพื่อฝึก AI” ดร. Laura Leay ที่ปรึกษาด้านวิทยาศาสตร์และผู้อำนวยการสร้างร่วมของภาพยนตร์เรื่องนี้กล่าวกับ IFLScience
การแก้ปัญหาที่กล่าวถึงในภาพยนตร์อาจดูเหมือนเป็นหนทางไกลสำหรับนักวิจัยกลุ่มหนึ่ง และอาจเป็นเช่นนั้นด้วย อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับทีมอื่นๆ ความทุ่มเท การทำงานหนัก และความอุตสาหะของพวกเขาที่จะนำไปสู่ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่แห่งอนาคต
Crystal Hitters: Beamtime ได้รับการคัดเลือกและฉายในเทศกาลภาพยนตร์นานาชาติ Max Sir ในคอสตาริกา-
