সাংহাইয়ে ২০২৭ সালে চালুর লক্ষ্য, চীনের SHINE এক্স-রে লেজারে প্রথম আলো

৪ GeV বিমে চালুর পথে সাংহাইয়ের বড় প্রকল্প

চীনের সাংহাইয়ে SHINE গবেষণা কেন্দ্রে ৪ গিগা ইলেকট্রনভোল্ট (GeV) শক্তির ইলেকট্রন বিম ব্যবহার করে প্রথমবার ফ্রি-ইলেকট্রন লেজার আলো তৈরি হয়েছে। সম্পূর্ণ অ্যাক্সিলারেটরের জন্য পরিকল্পিত শক্তির অর্ধেক এটি। সাংহাই টেক ইউনিভার্সিটি ২১ অক্টোবর এই সাফল্যের ঘোষণা দেয়। ২০২৭ সালের শেষ নাগাদ প্রকল্পটি সম্পন্ন করে চালুর লক্ষ্যে এটি একটি বড় পদক্ষেপ।

প্রথম আলো তৈরি করা হয়েছিল ১৮টি আনডুলেটর মডিউল দিয়ে। প্রতিটি ৪ মিটার দীর্ঘ এবং এতে প্রতি ৫৫ মিলিমিটারে পুনরাবৃত্ত একটি চৌম্বক বিন্যাস রয়েছে। মডিউলগুলো মিলে ৭২ মিটার চৌম্বক কাঠামো তৈরি করে, যা দ্রুতগতির ইলেকট্রনকে আঁকাবাঁকা পথে চালিত করে। এর ফলে ইলেকট্রন আলো নির্গত করে, যা জমাট বেঁধে তীব্র লেজার পালসে পরিণত হয়।

SHINE নামটি Shanghai High repetition rate XFEL and Extreme light facility-এর সংক্ষিপ্ত রূপ। ন্যানোমিটার মাত্রার কাঠামো এবং ফেমটোসেকেন্ড স্থায়ী পরিবর্তন পরীক্ষা করতে বিজ্ঞানীদের সহায়তার জন্য এটি তৈরি করা হচ্ছে। এক ন্যানোমিটার হলো এক মিটারের একশ কোটি ভাগের এক ভাগ; এক ফেমটোসেকেন্ড হলো এক সেকেন্ডের একশ কোটি ভাগের এক ভাগের দশ লাখ ভাগের এক ভাগ। এই মাত্রাগুলোতে গবেষকেরা পরমাণু ও অণুর ক্ষুদ্র কাঠামো এবং দ্রুতগতির চলাচল অনুসন্ধান করতে পারবেন।

নির্মাণকাজ শুরু হয়েছিল ২০১৮ সালের এপ্রিলে। কাজ শেষ হলে সুপারকন্ডাক্টিং লিনিয়ার অ্যাক্সিলারেটরটির শক্তি ৮ GeV-তে পৌঁছানোর কথা। এর কয়েকটি পরিচালন পদ্ধতিতে প্রতি সেকেন্ডে সর্বোচ্চ ১০ লাখ এক্স-রে পালস তৈরি হবে। প্রথম দুটি আনডুলেটর লাইনে ০.২ থেকে ১৫ কিলোইলেকট্রনভোল্ট (keV) ফোটন শক্তি পাওয়া যাবে বলে আশা করা হচ্ছে।

এ মুহূর্তের সাফল্য হলো কমিশনিংয়ের সময় লেজার আলো তৈরি করা। কমিশনিং হলো যন্ত্রপাতি সচল করে তোলা এবং সেগুলোর কার্যকারিতা পরীক্ষা করার প্রক্রিয়া। ২০২৭ সালে চালুর পথে পরিকল্পিত রূপান্তরের অংশ হিসেবে পরিদর্শনকারী গবেষকদের জন্য নিয়মিত পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালু হবে। গবেষকদের জন্য নির্দিষ্ট উদ্বোধনের তারিখ বা আবেদনসূচি সাংহাই টেক এখনো ঘোষণা করেনি।

চলমান ইলেকট্রন কীভাবে এক্স-রে লেজার তৈরি করে

অনেক পরিচিত লেজারে ব্যবহৃত আলো উৎপাদনকারী উপাদানের পরিবর্তে SHINE-এ শুরুটা হয় ইলেকট্রন দিয়ে। লিনিয়ার অ্যাক্সিলারেটর ইলেকট্রনগুলোকে শক্তি দেয়, তারপর সেগুলোকে আনডুলেটরের মধ্য দিয়ে পাঠায়। সেখানে পালাক্রমে তৈরি হওয়া চৌম্বক ক্ষেত্র ইলেকট্রনগুলোকে এপাশ-ওপাশে চালিত করে এবং তাদের বিকিরণ ঘটায়।

পরপর থাকা মডিউলগুলোর মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় ইলেকট্রন ও বিকিরণ পরস্পরের সঙ্গে মিথস্ক্রিয়া করে। উপযুক্ত পরিস্থিতিতে ইলেকট্রনগুলো ছোট ছোট দলে সাজানো হয় এবং একই সঙ্গে বিকিরণ ঘটায়। এতে আলো আরও শক্তিশালী হয়ে একটি শক্তিশালী পালসে পরিণত হয়। ইলেকট্রনের শক্তি এবং চৌম্বক কাঠামোর মধ্যবর্তী দূরত্ব থেকে উৎপন্ন ফোটনের শক্তি নির্ধারণে সহায়তা মেলে। ফোটন হলো আলোর ক্ষুদ্রতম পৃথক প্যাকেট।

৪ GeV হলো প্রথম আলো তৈরিতে ব্যবহৃত ইলেকট্রন বিমের শক্তি। ০.২ থেকে ১৫ keV পরিসরটি প্রথম দুটি লাইনে প্রত্যাশিত ফোটনের শক্তি বোঝায়। এগুলো যন্ত্রের ভিন্ন অংশের পরিমাপ: এখানে GeV বলতে প্রক্রিয়াটিকে চালিত করা কণার শক্তি এবং keV বলতে পরীক্ষার জন্য সরবরাহ করা এক্স-রের শক্তি বোঝানো হয়েছে।

SHINE-এ একটানা তরঙ্গের সুপারকন্ডাক্টিং অ্যাক্সিলারেটর ব্যবহার করা হয়। সুপারকন্ডাক্টিং উপাদান খুব কম তাপমাত্রায় কাজ করে এবং খুব সামান্য বৈদ্যুতিক রোধে বিদ্যুৎ প্রবাহ বহন করে। একটানা তরঙ্গ পরিচালনায় অ্যাক্সিলারেটরের রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ক্ষেত্র নিরবচ্ছিন্নভাবে কাজ করতে পারে। ফলে অনেক ব্যবধান রেখে পালস পাঠানোর পরিবর্তে ঘন ঘন ইলেকট্রন গুচ্ছ পাঠানো সম্ভব হয়।

ভিন্ন শক্তি পরিসরের তিনটি বিমলাইন

প্রথম পর্যায়ের সামগ্রিক প্রকল্পটি প্রথম আলো তৈরিতে ব্যবহৃত যন্ত্রপাতির চেয়ে বড়। আন্তর্জাতিক পার্টিকল অ্যাক্সিলারেটর সম্মেলনে উপস্থাপিত প্রকল্পের ২০২৪ সালের অগ্রগতি প্রতিবেদনে তিনটি আনডুলেটর লাইন, তিনটি এক্স-রে পরিবহন বিমলাইন এবং ১০টি পরীক্ষাকেন্দ্রের বর্ণনা রয়েছে। এগুলোতে প্রাথমিকভাবে ০.৪ থেকে ২৫ keV ফোটন শক্তির পরিসর পাওয়ার কথা।

FEL-I-এর নকশা করা হয়েছে ৩ থেকে ১৫ keV শক্তির জন্য, FEL-II-এর ০.৪ থেকে ৩ keV এবং FEL-III-এর ১০ থেকে ২৫ keV-এর জন্য। FEL-II সবচেয়ে কম শক্তির, অর্থাৎ সবচেয়ে নরম এক্স-রে তৈরি করে। অন্য দুটি লাইনে তুলনামূলক শক্তিশালী এক্স-রে তৈরি হয়, যেগুলোর ফোটন শক্তি বেশি এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য কম।

সাম্প্রতিক ঘোষণায় ০.২ থেকে ১৫ keV পরিসরটি প্রথম দুটি লাইনকে বোঝায়। ০.৪ থেকে ২৫ keV-এর বিস্তৃত প্রাথমিক পরিসরে FEL-III-ও অন্তর্ভুক্ত। ২০২৪ সালের প্রতিবেদনটিতে একটি অতিরিক্ত বাইপাসের কথাও বলা হয়েছে। এর মাধ্যমে ৫ GeV ইলেকট্রন বিম FEL-II-তে পাঠানো যাবে এবং এর আউটপুট ০.২ keV পর্যন্ত বাড়ানো যাবে।

একই প্রতিবেদনে FEL-I-এর জন্য ৪২টি প্ল্যানার আনডুলেটর এবং FEL-II-এর জন্য ৩২টির কথা বলা হয়েছে। পাশাপাশি রয়েছে চারটি নিম্নপ্রবাহের আনডুলেটর, যেগুলো আলোর বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র যে দিকে দোলায়িত হয়, সেই মেরুকরণ নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। প্রথম আলো তৈরিতে ব্যবহৃত ১৮টি মডিউল এই বৃহত্তর পরিকল্পিত স্থাপনার একটি কমিশনিং বিন্যাস।

লাইনভেদে কার্যক্ষমতাও আলাদা। নকশা অনুযায়ী, FEL-I ও FEL-II-এর পালসের স্থায়িত্ব প্রায় ৩০ ফেমটোসেকেন্ড এবং পুনরাবৃত্তির হার সর্বোচ্চ ১ MHz, অর্থাৎ প্রতি সেকেন্ডে ১০ লাখ পালস। ২০২৩ সালের একটি প্রযুক্তিগত গবেষণায় FEL-III-এর হার সর্বোচ্চ ০.১ MHz, অর্থাৎ প্রতি সেকেন্ডে ১ লাখ পালস বলা হয়েছে।

এত স্বল্পস্থায়ী পালসে বিজ্ঞানীরা কী দেখতে পারবেন

জীবনবিজ্ঞান, কোয়ান্টাম উপাদান এবং ভবিষ্যতের জ্বালানি গবেষণা SHINE-এর পরিকল্পিত ব্যবহারগুলোর মধ্যে রয়েছে। ক্ষুদ্র স্থানিক মাত্রা এবং অতি স্বল্প সময়ের এক্সপোজারের সমন্বয় এসব লক্ষ্য অর্জনে গুরুত্বপূর্ণ: গবেষকেরা জানতে চান, পদার্থের বিন্যাস কেমন এবং সেই বিন্যাস কীভাবে বদলায়।

একটি স্বল্পস্থায়ী এক্স-রে পালস দ্রুতগতির কোনো প্রক্রিয়ার একটি পর্যায় ধারণ করতে পারে। প্রক্রিয়া শুরু হওয়া এবং তা পরীক্ষা করার মধ্যবর্তী সময়ের ব্যবধান বদলে বারবার পরীক্ষা চালালে গবেষকেরা পরিবর্তনের ধারাবাহিকতা সাজাতে পারেন, যেমন আলাদা আলাদা ফ্রেম মিলে একটি চলচ্চিত্র তৈরি হয়। ঘন ঘন পালস পাওয়ায় পরিমাপ সংগ্রহের সুযোগ বাড়ে, যা কোনো একটি সংকেত দুর্বল হলে বিশেষভাবে কাজে আসতে পারে।

প্রাথমিক পরীক্ষাকেন্দ্রগুলোতে কোহেরেন্ট ডিফ্র্যাকশন ইমেজিং, আল্ট্রাফাস্ট এক্স-রে স্পেকট্রোস্কপি, ফটোইলেকট্রন পরিমাপ এবং সিরিয়াল ফেমটোসেকেন্ড ক্রিস্টালোগ্রাফি ব্যবহারের পরিকল্পনা রয়েছে। এক্স-রে নমুনায় ছড়িয়ে পড়লে যে বিন্যাস তৈরি হয়, তা থেকে ডিফ্র্যাকশন ইমেজিং কাঠামো পুনর্গঠন করে। স্পেকট্রোস্কপিতে পদার্থ কীভাবে বিকিরণ শোষণ বা নির্গত করে তা পরীক্ষা করা হয়, যা এর ইলেকট্রনিক কাঠামো সম্পর্কে তথ্য দেয়।

সিরিয়াল ফেমটোসেকেন্ড ক্রিস্টালোগ্রাফিতে অতি স্বল্পস্থায়ী পালসের সংস্পর্শে আসা অনেক ক্ষুদ্র স্ফটিক থেকে ডিফ্র্যাকশন প্যাটার্ন সংগ্রহ করা হয়। ফটোইলেকট্রন পদ্ধতিতে আলো থেকে নির্গত ইলেকট্রন পরিমাপ করা হয়, যা উপাদানের ভেতরে ইলেকট্রনের আচরণ অনুসন্ধানে সহায়তা করে। পরিকল্পিত পদ্ধতিগুলো একসঙ্গে ব্যবহার করে SHINE-এ অণুবীক্ষণিক কাঠামোর সঙ্গে দ্রুতগতির ভৌত বা রাসায়নিক পরিবর্তনের সম্পর্ক অনুসন্ধানের নানা উপায় মিলবে।

আলোর ওপর আরও বেশি নিয়ন্ত্রণ

SHINE-এর নরম এক্স-রে লাইনটি এক ধরনের পালসের বদলে কয়েকটি পরিচালন পদ্ধতিতে কাজ করার উপযোগী করে তৈরি হচ্ছে। Frontiers in Physics-এ প্রকাশিত একটি ২০২৩ সালের বিমলাইন গবেষণাতে এর প্রাথমিক বিকল্প হিসেবে সেলফ-অ্যামপ্লিফায়েড স্পন্টেনিয়াস এমিশন, সেলফ-সিডিং, এক্সটার্নাল সিডিং এবং মেরুকরণ নিয়ন্ত্রণের কথা বলা হয়েছে।

সেলফ-অ্যামপ্লিফায়েড স্পন্টেনিয়াস এমিশন, সংক্ষেপে SASE, পদ্ধতিতে ইলেকট্রনের প্রাথমিক বিকিরণ থেকে লেজার তৈরি হয়। সিডিং পদ্ধতিতে এর বদলে আরও নিয়ন্ত্রিত একটি প্রাথমিক সংকেত ব্যবহার করা হয়। সেলফ-সিডিংয়ে এক্স-রে বিকিরণের একটি অংশ ছেঁকে নিয়ে আরও শক্তিশালী বিকিরণ তৈরিতে কাজে লাগানো হয়; এক্সটার্নাল সিডিং শুরু হয় আলাদা একটি লেজার দিয়ে। এসব পদ্ধতির লক্ষ্য হলো আরও নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রিত বর্ণালি ও সময়বিন্যাসের আলো তৈরি করা।

গবেষণাটিতে ৩২টি মডিউলবিশিষ্ট একটি নরম এক্স-রে রেডিয়েটরের বর্ণনা রয়েছে। প্রতিটি মডিউল ৪ মিটার দীর্ঘ এবং এর প্রধান চৌম্বক পর্যায় ৫৫ মিলিমিটার। সামনের দিকের ১৪টি মডিউল ৫৫ ও ৭৫ মিলিমিটারের মধ্যে পরিবর্তনযোগ্য পর্যায়ে তৈরি করার পরিকল্পনা ছিল। এই নমনীয়তা বিভিন্ন পরিচালন পরিস্থিতি এবং সিড লেজারের বিকিরণকে আরও কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে রূপান্তরের কৌশলে সহায়তা করে।

এ-সম্পর্কিত কিছু প্রযুক্তি সাংহাইয়ের পৃথক নরম এক্স-রে ফ্রি-ইলেকট্রন লেজার কেন্দ্র SXFEL-এ আগেই পরীক্ষা করা হয়েছিল। গবেষণাটিতে ইকো-এনেবলড হারমোনিক জেনারেশন পদ্ধতিতে ৪৭তম ও ৫৪তম হারমোনিকে লেজার বিকিরণের কথা নথিভুক্ত করা হয়েছে। এই পদ্ধতিতে ইলেকট্রনকে এমনভাবে সাজানো হয়, যাতে তারা সিড লেজারের কম্পাঙ্কের গুণিতকে বিকিরণ করে। এতে ৬১তম হারমোনিকে একটি সংকেত পাওয়ার কথাও রয়েছে।

ফোটন শক্তির একটি সংকীর্ণ পরিসর বেছে নেওয়ার অপটিক্যাল যন্ত্র মনোক্রোমেটর ২০২২ সালের শেষ দিকে SXFEL-এ পরীক্ষা করা হয়েছিল। ৫২০ ইলেকট্রনভোল্টে এর রেজলভিং পাওয়ার ৫,৩০০-এর বেশি ছিল। SHINE-এ আরও নির্দিষ্টভাবে বাছাই করা এক্স-রে পালস সরবরাহের প্রচেষ্টায় এ ধরনের উন্নয়নমূলক কাজ সহায়তা করে। গবেষণাটিতে অ্যাটোসেকেন্ড স্থায়ী পালসের মতো ভবিষ্যৎ সম্ভাবনার কথাও আলোচনা করা হয়েছে। এক অ্যাটোসেকেন্ড এক ফেমটোসেকেন্ডের চেয়ে এক হাজার গুণ কম সময় স্থায়ী হয়।

চরম পরিস্থিতির জন্য ১০০ পেটাওয়াট লেজার

SHINE-এ একটি স্টেশন অব এক্সট্রিম লাইট তৈরির পরিকল্পনাও রয়েছে। এখানে ফ্রি-ইলেকট্রন লেজারের সঙ্গে ১০০ পেটাওয়াট শক্তির অতি স্বল্পস্থায়ী একটি লেজার যুক্ত করা হবে। প্রকল্পটির বর্ণনা অনুযায়ী, এত শক্তির লেজার ও ফ্রি-ইলেকট্রন লেজার একত্রে যুক্ত করা বিশ্বের প্রথম পরীক্ষাকেন্দ্র হবে এটি।

এক পেটাওয়াট হলো এক কোয়াড্রিলিয়ন ওয়াট। ১০০ পেটাওয়াটের হিসাবটি অতি স্বল্পস্থায়ী পালসের সর্বোচ্চ শক্তি বোঝায়। এত স্বল্প সময়ে শক্তি কেন্দ্রীভূত করে শক্তিশালী তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্র তৈরি করা যায়, যা চরম পরিস্থিতিতে পদার্থ নিয়ে পরীক্ষা চালানোর কাজে লাগে।

২০২৪ সালের অগ্রগতি প্রতিবেদনে এই স্টেশনের গবেষণার লক্ষ্য হিসেবে স্ট্রং-ফিল্ড কোয়ান্টাম ইলেকট্রোডাইনামিকসের কথা উল্লেখ করা হয়েছে। কোয়ান্টাম ইলেকট্রোডাইনামিকস আলো ও বৈদ্যুতিক আধানযুক্ত কণার পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়া ব্যাখ্যা করে। অত্যন্ত শক্তিশালী ক্ষেত্রের সাহায্যে গবেষকেরা সাধারণ পরীক্ষাগারে দেখা পরিস্থিতির চেয়ে অনেক বেশি চরম অবস্থায় এই মিথস্ক্রিয়া অনুসন্ধান করতে পারবেন।

এই সমন্বিত স্থাপনা উচ্চ শক্তিঘনত্বের পদার্থবিজ্ঞান গবেষণায়ও সহায়তা করবে বলে পরিকল্পনা রয়েছে। এই শাখায় অল্প আয়তনে বিপুল পরিমাণ শক্তি ঘনীভূত হলে পদার্থের আচরণ পরীক্ষা করা হয়। একই পরীক্ষায় তীব্র অপটিক্যাল লেজার ও এক্স-রে প্রোব ব্যবহার করে গবেষকেরা চরম পরিস্থিতি তৈরি করতে এবং এর মধ্যে কী ঘটে তা পরীক্ষা করতে পারবেন।

৩ কিলোমিটারের বেশি দীর্ঘ যন্ত্রের সমন্বয়

SHINE প্রায় ৩.১ কিলোমিটার দীর্ঘ এবং মাটির প্রায় ২৯ মিটার নিচে নির্মিত। এর ব্যাপকতা বিবেচনায় সময়ের সমন্বয়, যন্ত্রপাতি নিয়ন্ত্রণ এবং দ্রুত সুরক্ষা ব্যবস্থা বৈজ্ঞানিক যন্ত্রের অপরিহার্য অংশ। অ্যাক্সিলারেটর ও চুম্বকের পাশাপাশি এগুলোও গুরুত্বপূর্ণ।

Nuclear Engineering and Technology-তে প্রকাশিত একটি নিয়ন্ত্রণব্যবস্থা-সংক্রান্ত গবেষণাপত্রে সর্বোচ্চ ১০,০০০টি যন্ত্র নিয়ন্ত্রণের জন্য তৈরি একটি ব্যবস্থার বর্ণনা দেওয়া হয়েছে। এসব যন্ত্রের মধ্যে রয়েছে বিদ্যুৎ সরবরাহব্যবস্থা, লেজার, ভ্যাকুয়াম সরঞ্জাম এবং অ্যাক্সিলারেটর কমপ্লেক্সজুড়ে ছড়িয়ে থাকা অন্যান্য উপাদান।

যন্ত্রপাতির নিয়ন্ত্রণব্যবস্থাকে অপারেটর ইন্টারফেস, উপাত্ত সংগ্রহ ও পর্যবেক্ষণের সঙ্গে যুক্ত করতে এই ব্যবস্থায় এক্সপেরিমেন্টাল ফিজিকস অ্যান্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল কন্ট্রোল সিস্টেম কাঠামো, সংক্ষেপে EPICS, ব্যবহার করা হয়। হোয়াইট র‍্যাবিট প্রযুক্তিভিত্তিক একটি টাইমিং নেটওয়ার্ক পুরো কেন্দ্রে ক্লক সংকেত বিতরণ করে। ইনজেক্টরের টাইমিং ব্যবস্থা স্থাপন করা হয়েছিল এবং সফলভাবে ব্যবহারও করা হয়। এটি ১.০০৩০৮৬ MHz হারে সংকেত বিতরণ করে।

যন্ত্রের সুরক্ষাও একটি কঠিন কাজ। নকশায় প্রায় ৫,০০০টি ত্রুটি সংকেত পর্যবেক্ষণ করা হয় এবং সরঞ্জামের অবস্থা অনুযায়ী বিমের গতি কমাতে বা তা থামাতে প্রোগ্রামযোগ্য ইলেকট্রনিকস ব্যবহার করা হয়। গবেষণাপত্রটিতে একটি স্টেশনের ভেতরে এক মাইক্রোসেকেন্ডের কম এবং স্টেশনগুলোর মধ্যে ৩০ মাইক্রোসেকেন্ডের কম সময়ে সাড়া দেওয়ার কথা বলা হয়েছে। শক্তিশালী বিম নির্ধারিত পরিস্থিতির বাইরে গেলে দ্রুত সুরক্ষা ব্যবস্থা ক্ষয়ক্ষতি কমাতে সহায়তা করে।

গবেষণাপত্রটি জমা দেওয়ার সময় কেবল ইনজেক্টরই কার্যকরভাবে চালু ছিল এবং পুরো অ্যাক্সিলারেটরের নিয়ন্ত্রণব্যবস্থা তখনো তৈরি হচ্ছিল। এরপর প্রথম আলো তৈরির ঘোষণা কমিশনিংয়ের পরবর্তী পর্যায়ের ইঙ্গিত দেয়। নিয়মিত বৈজ্ঞানিক ব্যবহারের জন্য পরিকল্পিত রূপান্তরে অ্যাক্সিলারেটর, বিকিরণ পরিবহন, সুরক্ষাব্যবস্থা এবং পরীক্ষাকেন্দ্রগুলোর সমন্বয় গুরুত্বপূর্ণ।

কারা SHINE তৈরি করছে এবং পরবর্তী পদক্ষেপ কী

নির্মাণের দায়িত্বে থাকা আইনগত সংস্থা হলো সাংহাই টেক ইউনিভার্সিটি। প্রকল্প পরিকল্পনা, প্রকৌশল তদারকি, মান ও নিরাপত্তা ব্যবস্থাপনা এবং ভবিষ্যৎ পরিচালনা ও উন্মুক্ত প্রবেশাধিকার নিশ্চিত করা এর কাজের অন্তর্ভুক্ত। নির্মাণ প্রকৌশল, পাঁচটি পরীক্ষাকেন্দ্র এবং বিমলাইন নির্মাণের একটি অংশের দায়িত্বও বিশ্ববিদ্যালয়টির।

চাইনিজ অ্যাকাডেমি অব সায়েন্সেসের সাংহাই অ্যাডভান্সড রিসার্চ ইনস্টিটিউট অ্যাক্সিলারেটর, আনডুলেটর, ইউটিলিটি এবং কয়েকটি বিমলাইনের দায়িত্বে রয়েছে। সাংহাই ইনস্টিটিউট অব অপটিকস অ্যান্ড ফাইন মেকানিকস এক্সট্রিম ফটোফিজিকস বিমলাইন স্টেশন তৈরি করছে। এই দায়িত্ব বণ্টনের ফলে অ্যাক্সিলারেটর, পরীক্ষার সরঞ্জাম এবং ভবিষ্যতে ব্যবহারকারীদের জন্য পরিচালনার কাজ কয়েকটি প্রতিষ্ঠানের মধ্যে ভাগ হয়েছে।

প্রকল্পের প্রকাশিত মাইলফলকগুলোতে ভূগর্ভস্থ নির্মাণ থেকে বিম কমিশনিং পর্যন্ত অগ্রগতি তুলে ধরা হয়েছে:

• এপ্রিল ২০১৮: সাংহাইয়ে নির্মাণকাজ শুরু।
• ২০২২ সালের শেষ: SXFEL-এ মনোক্রোমেটর পরীক্ষায় ৫২০ ইলেকট্রনভোল্টে রেজলভিং পাওয়ার ৫,৩০০-এর বেশি হয়।
• এপ্রিল ২০২৩: SHINE-এর ইনজেক্টর স্থাপনের কাজ শুরু।
• ২০২৩ সালের শেষ: ২০২৪ সালের অগ্রগতি প্রতিবেদন অনুযায়ী, সব শ্যাফট ও সুড়ঙ্গের নির্মাণ শেষ হয়।
• ২১ অক্টোবরের ঘোষণা: সাংহাই টেক ৪ GeV ইলেকট্রন বিম ও ১৮টি আনডুলেটর মডিউল ব্যবহার করে প্রথম আলো তৈরির কথা জানায়।
• ২০২৭ সালের শেষ: SHINE-এর নির্মাণ ও চালুর লক্ষ্য।

নির্মাণ এগোনোর সঙ্গে আগের প্রযুক্তিগত সময়সূচিও বদলেছে। ২০২৩ সালের বিমলাইন গবেষণায় ২০২৫ সালের বসন্তে FEL-II-এর কমিশনিংয়ের সম্ভাবনা দেখানো হয়েছিল। ২০২৪ সালের অগ্রগতি প্রতিবেদনে ২০২৫ সালের শেষ নাগাদ প্রথম লেজার বিকিরণ তৈরি সম্ভব হলেও তা চ্যালেঞ্জিং হবে বলে উল্লেখ করা হয়; ২০২৭ সালে ব্যবহারকারীদের পরীক্ষা-নিরীক্ষা শুরুর প্রত্যাশা ছিল। সাম্প্রতিক ঘোষণায় নির্মাণ ও চালুর লক্ষ্য হিসেবে ২০২৭ সালের শেষ সময়সীমা দেওয়া হয়েছে।

SHINE-কে এ ধরনের দুটি কেন্দ্রের একটি হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে, যেখানে ঘন ঘন পালস তৈরির সঙ্গে হার্ড এক্স-রে ফ্রি-ইলেকট্রন লেজারের সক্ষমতা রয়েছে। অন্যটি হলো যুক্তরাষ্ট্রে নির্মাণাধীন লিনাক কোহেরেন্ট লাইট সোর্স II-এর উচ্চশক্তি উন্নয়ন প্রকল্প। গবেষকদের জন্য সাংহাই প্রকল্পের ব্যবহারিক মূল্য নির্ভর করবে কমিশনিং শেষ হওয়ার পর এর পরিকল্পিত শক্তির পরিসর, পালসের ধরন এবং পরীক্ষাকেন্দ্রগুলো ব্যবহারের সুযোগের ওপর।

মূল বিষয়গুলো

• ৪ GeV ইলেকট্রন বিম এবং ১৮টি আনডুলেটর মডিউল ব্যবহার করে সাংহাইয়ে SHINE প্রথম আলো তৈরি করেছে।
• সম্পূর্ণ অ্যাক্সিলারেটরের শক্তি ৮ GeV-তে পৌঁছানোর নকশা করা হয়েছে, যা এই মাইলফলকে ব্যবহৃত ইলেকট্রন শক্তির দ্বিগুণ।
• প্রথম দুটি লাইনে ০.২ থেকে ১৫ keV শক্তির পরিসর পাওয়ার কথা; তিনটি লাইনের বিস্তৃত প্রাথমিক পরিসর ২৫ keV পর্যন্ত।
• কিছু পরিচালন পদ্ধতিতে প্রতি সেকেন্ডে ১০ লাখ এক্স-রে পালস তৈরির লক্ষ্য রয়েছে; প্রতিটি পালসের স্থায়িত্ব হবে কয়েক দশ ফেমটোসেকেন্ড।
• প্রথম পর্যায়ে ১০টি পরীক্ষাকেন্দ্রের পরিকল্পনা রয়েছে। এর মধ্যে এক্স-রেকে ১০০ পেটাওয়াট লেজারের সঙ্গে যুক্ত করা একটি স্টেশনও রয়েছে।
• সাংহাই টেক ইউনিভার্সিটি প্রকল্পটির নেতৃত্ব দিচ্ছে; ২০২৭ সালের শেষ নাগাদ নির্মাণ ও চালুর লক্ষ্য রয়েছে।