当你将一组科学家、一股晶体、发射 X 射线的巨大激光束、日本的同步加速器设施和滴答作响的时钟结合在一起时，你会得到什么？新短片水晶击球手：Beamtime跟随康涅狄格大学和劳伦斯伯克利国家实验室的一组科学家的脚步，揭示了这一点，揭示了科学实验背后的科学家以及他们工作中的真实情感。
该团队前往播磨科学花园城的同步加速器设施，使用 SPring-8 Angstrom 紧凑型自由电子激光 (SACLA) X-FEL 激光器，这是一种尖端工具，结合了 X 射线和激光的特性，可产生强烈、聚焦的强光。 X 射线束——但有一个问题。该团队只获得了 60 小时的“光束时间”，一旦光束继续使用，就没有回头路了。
在为期五天的实验过程中，我们跟随团队尝试将液晶射流放入由以接近光速行进的电子产生的 X 射线束中。他们昼夜不停地工作，轮班时间约为 10 至 12 小时，一切都必须完美协调，才能实现他们一直在努力的目标：取得水晶般的成功。以这种方式使用晶体和光束是该团队开发的一项开创性新技术，对研究人员来说在精神和身体上都带来了许多挑战。
这个实验的每个方面都充满挑战。将晶体准备好并放入光束中，确保我们撞击晶体并处理数据。每个部分都有新的挑战，这些挑战对团队的每个部分都有不同的影响。
亚伦·布鲁斯特博士
“这个实验的每个方面都充满挑战。让晶体准备好并进入光束，确保我们撞击晶体、处理数据并求解结构，”亚伦·布鲁斯特博士劳伦斯伯克利国家实验室的研究员告诉 IFLScience。
“每个部分都有新的挑战，这些挑战对团队的每个部分都有不同的影响，但我们共同努力，并在所有这些问题上取得了进展。”
当 X 射线束撞击液体射流时，这会导致衍射。这种衍射被称为晶体撞击。然后，系统快速拍摄一系列晶体结构照片，每秒多达 30 张。但并非所有数据都有用，因为有时可能没有水晶命中。
“从‘这是一个热门’到‘这是我们可以使用的数据’需要经过很多步骤，”劳伦斯伯克利国家实验室的丹尼尔·佩利博士在影片中解释道。这些照片帮助科学家解决他们所说的“逻辑难题”，找到晶体已创建。结合照片和数据，团队可以找出原子在晶体内的位置。
“我们的目标是解决许多结构，以构建一套可能的材料进行研究。当我们能够找到共同的属性时，我们就有希望开始预测如何改变它们以获得新的属性并设计出最有用的材料，”布鲁斯特继续说道。
人们合作的方式是科学过程中非常重要的一部分。
内特·霍曼博士
该团队成功捕获了图像中的新晶体结构。至少在理论上，这些结构的应用是无限的，并且该团队对使用它们可以实现的目标抱有很高的雄心。 “我们正在制作新东西，”说内特·霍曼博士电影中来自伯克利实验室的。从结构到帮助，对于那些可以工作的人，为了实现廉价可再生能源的梦想，人们对能够实现的潜力充满热情。
“那一年，我们做了三个 X-FEL 实验，并收集了足够的数据来解决 10 个新结构。这超出了我们的预期，并鼓励我们继续建立更快地解决更多结构的方法！”布鲁斯特总结道。
这部电影还涉及沟通，不仅是在日本团队内部，而且通过电影本身，帮助那些不在该领域的人接触科学背后的科学家。在实验过程中，他们遇到了将液晶送入光束的生产线、机器和网络的问题。 “当光束重新出现时，您可以重新开始实验，但您不会再有任何时间回来，”霍曼解释道。
这些晶体可能是 3-羟基生物酚，但玛莎·阿列克西奇将它们昵称为“棉花糖样本”，因为它们类似于微小的晶体。在图像中。短片中的这样的时刻有助于将观众与科学和科学家本身联系起来。 “人们合作的方式是科学过程中非常强大的一部分，”霍曼说。
还有新技术的兴起，例如，该团队希望训练它来识别晶体结构。它们只需要足够的水晶命中，这样人工智能就可以了解它们是什么，甚至最终预测可能发生的事情。
“人工智能要做的就是利用已解决的晶体结构、晶体的化学成分和晶体的特性，告诉你哪些化学元素要以给定的比例组合，以创建具有所需特性的结构。该团队需要从足够多的作品中收集足够的数据来训练人工智能，”该电影的科学顾问兼联合制片人劳拉·利伊博士告诉 IFLScience。
对于一组研究人员来说，解决影片中提到的问题似乎还有很长的路要走，也许确实如此。然而，与任何团队一样，他们的奉献、辛勤工作和毅力将带来未来的水晶般的成功。
《水晶击球手：Beamtime》已入选哥斯达黎加 Max Sir 国际电影节并放映。
