SESAME PROJESİ (ORTADOĞU SİNKROTRON IŞINIMI

I. ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI ve UYGULAMALARI KONGRESi
25-26 EKiM 2001, TAEK, ANKARA
SESAME PROJESİ
(ORTADOĞU SİNKROTRON IŞINIMI LABORATUARI PROJESİ)
Zehra SAYERS
Sabancı Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Orhanlı, 81474 Tuzla-Istanbul, Türkiye
ÖZET
Sesame projesinin amacı Ortadoğu'da UNESCO teşvikiyle ilk sinkrotron ışınımı laboratuvarını oluşturmaktır.
Ürdün'de kurulması planan SESAME, Almanya'dan hibe edilen BESSY I sinkrotronunun parçalarından
faydalanılarak kurulacak ve uluslararası kullanıcıların temel bilim araştırmalarından teknolojik uygulamalara
kadar çeşitli alanlardaki gereksinimlerini karşılayacak bir kaynak oluşturacaktır. Projenin gelişimi, ilgili
etkinlikler, yararları ve geleceğe yönelik düşünceler aşağıda özetlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: sesame, sinkrotron ışınımı, moleküler yapı,
GİRİŞ
Sinkrotron ışınımı, yüklü parçacıklar eğri yörüngeler
üzerinde hareket ederken dışarıya yayılan enerjiden
kaynaklanır. Son yirmi yıl içinde sinkrotron ışınımı
kullanılarak yapılan çalışmalarda bir patlama olmuş
ve sinkrotron ışınımı üreten laboratuvarların sayısı
45'i geçmiştir. Uygulama alanları genişlemiş ve
malzeme bilimi, fizik, biyoloji gibi temel bilimlerde
kullanıldığı kadar kimyasal analiz, tıbbi amaçlı
görüntüleme, ilaç endüstrisi ve mikro-üretim gibi
alanlarda da sinkrotron ışınımına bağlı yöntemler
vazgeçilmez araçlar haline gelmiştir [1]. Bu tür
laboratuvarlarda farklı disiplinlerden araştırıcıların
ortak çalışmalarına uygun ortam oluşmakta ve geniş
bir kullanıcı kitlesine servis verme olanağı
gerçekleşmektedir.
(Synchrotron Light for Experimental Science and
Applications in the Middle East) adıyla Orta
Doğu'da bir ülkede kurulması planlanmış ve
çalışmalar idari, bilimsel ve teknik düzeylerde
uluslararası kurullar tarafından başlatılmıştır. Ekim
2000 itibariyle projeye üye ülkeler Ermenistan, Fas,
Filistin, İran, İsrail, Kıbrıs, Mısır, Oman, Türkiye,
Ürdün ve Yunanistan'dır. ABD, Almanya, İsveç,
İtalya, Japonya, İngiltere, Rusya, Pakistan ve Kuveyt
ise gözcü ülkeler olarak katkılarda bulunmaktadır.
SESAME'nin idari yapısında, geçici kurul ve
çalışma komiteleri olup; çalışma komiteleri teknik
komite, bilimsel komite, eğitim komitesi ve finans
komiteleri olarak yapılanmıştır.
SESAME PROJESİNİN GELİŞİMİ
Bilimsel komite, BESSY I teknik kapasitesini,
bunun ileri teknoloji düzeyine nasıl getirilebileceğini
ve diğer sinkrotron kaynaklarındaki çalışmaları göz
öünde bulundurarak
SESAME proje önerisini
hazırlamıştır. Bu grubun çalışmaları sonunda 1999
yılında yayınlanan 'Yeşil Kitap', depolama halkası
tasarımı, yöredeki kullanıcıların istekleri göz önünde
bulundurularak bu halka üzerinde ne tip deney
istasyonları olabileceği ve olası bilimsel projeleri
üzerine detaylı bilgiler vermektedir [2].
SESAME projesi 1997 yılında Almanya'da Berlin
şehrindeki BESSY I sinkrotronunun daha geniş
kapsamlı BESSY II güncelleştirilmesi ile gündeme
gelmiştir. BESSY I in geliştirilerek SESAME
SESAME'ye ev sahipliği yapacak ülke 2000 yılında
yapılan geçici kurul toplantısında Ürdün olarak
belirlenmiştir. Yine 2000 yılı içinde BESSY I
sinkrotronu denetim altında sistematik olarak
Sinkrotron ışınımı laboratuvarları kuruldukları bölge
ve çevresinde bilimsel araştırmaların ileri düzeyde
gerçekleşmesine olanak sağlamanın yanısıra,
bulundukları yörede teknoloji ve altyapı gelişmesine
de önemli katkılarda bulunmaktadır.
sökülmüş ve Ürdün'e getirilmek üzere sistematik
olarak paketlenmiştir.
2001 yılında göreve başlayan teknik direktör;
binalar, hızlandırıcı, depolama halkasının teknik
özellikleri ve kullanıcıların gereksinimleri üzerine
çalışmalara başlamıştır. SESAME depolama
halkasının, Almanya Karlsruhe'deki, ANKA
sinkrotronu modelinden faydalanılarak güncel
teknoloji düzeyine getirilmesi düşünülmüş ve
çizimler hazırlanmıştır.
SESAME projesi günümüze kadar UNESCO, ABD
Enerji Bakanlığı (Department of Energy) ve üye
aidatları ile desteklenmiş olup, proje bütçesi detaylı
olarak "Yeşil Kitap"ta verilmiştir. Bütçenin
depolama halkasını güncelleştirme ve en ileri
teknolojiyi yakalama çabaları ile değişmesi
karşısında kaynak arama çabaları yoğunlaşmıştır.
2001 yılındaki Genel Kurul kararıyla SESAME,
UNESCO'nun teşvik ve desteğinde bağımsız bir
laboratuvar olarak kurunmsallaşınca olası kaynaklar
arasına Avrupa Birliği de katılmıştır.
SESAME projesi ile ilgili bilgilere www.
sesame.org.jo sitesinden ulaşmak mümkündür.
SESAME DEPOLAMA HALKASININ
ÖZELLİKLERİ
VE
UYGULAMA
ALANLARI
1999 yılında yayınlanan Yeşil Kitap'ta önerildiği
üzere; Sesame depolama halkası, BESSY I araç ve
gereçleri temel alınarak inşa edilecek, ancak
halkanın fiziksel özellikleri son yıllardaki teknoloji
gelişmeleri
göz
önünde
tutularak
güncelleştirilecektir. Halkadaki elektron enerjisinin,
800 MeV dan 1GeV a yükseltilmesi, 7.5 T
kuvvetindeki wiggler mıknatıslarındaki foton
enerjisinin 20-25 keV ye çıkmasını sağlayacaktır.
Yüksek foton enerjisi ve depolanan 700 mA lik
akımın, 1 Å (12 keV) dalgaboyu gibi yüksek bir ışık
şiddetinin olması, SESAME'nin daha büyük
depolama halkalarıyla rekabet edebilecek kapasitede
çalışmasını sağlayacaktır. Halkanın çevresinin 64m
den 100 m ye çıkarılması wiggler veya undulator
tipli 4 cihazın devreye sokulması için imkan
yaratacaktır. SESAME halkası ve üzerinde planan
deney istasyonlarının dağılımı şekil 1 de verilmiştir.
Sinkrotron ışınım laboratuvarları, sağladıkları geniş
spektrumlu ışınım ile tek bir çatı altında
gereksinimleri birbirinden çok farklı olabilecek
kullanıcı
kitlelerine
hitap
etme
olanağı
yaratmaktadır. Orta Doğu ve yakın çevredeki
potansiyel kullanıcıların gereksinimleri göz önünde
tutularak, SESAME depolama halkası üzerinde
öncelikle X-ışınları toz difraksiyonu (powder
diffraction), protein kristalografisi, X-ışınları
absorpsiyon spektroskopisi, X-ışınları floresans
spektroskopisi, X-ışınları mikroskobu, ve LİGA
programlarının geliştirilmesi planlanmaktadır.
Sinkrotron ışınımı son yıllarda özellikle biyoloji,
çevre bilimi, radyoloji, ilaç tasarımı, arkeoloji ve
mikro
üretim
alanlarında
yoğun
olarak
kullanılmaktadır. Bunlar arasında yalnızca biyoloji,
yüzey fiziği ve arkeometri alanlarını düşünsek bile
SESAME
projesinin
gelişmesi
Türkiye'deki
çalışmalara önemli katkılarda bulunup, hem temel
bilimler hem de uygulamalı çalışmalarda hızlı
adımlar atılmasına destek sağlayacaktır.
Biyolojide makromoleküllerin yapıları, birbirleri ile
etkileşmeleri ve bu etkileşme sırasında 3 boyutlu
yapılarındaki değişimler ve ilaç tasarımı en uygun
olarak sinkrotron ışınımını kullanarak kristalografi,
EXAFS, X-ışınları saçılması gibi yöntemlerle
izlenebilir. SESAME depolama halkası için
planlanan parametreler, ışınım kaynağı ve üzerinde
geliştirilecek deney istasyonları bu çalışmaların en
ileri düzeyde yapılabilmesine olanak sağlayacaktır.
Türkiye'de bu alana yönelik çalışmaların çeşitli
kurumlarda hızla ilerlemekte olması ve kristalografi
konusunda yıllardır oluşmuş olan birikim,
SESAME'nin işlevsel hale geldiği andan itibaren
kullanılmasını sağlayacaktır.
Hızla gelişmekte olan ve temel bilimler açısından
olduğu kadar, teknoloji uygulamaları açısından da
önemi olan yüzey fiziği çalışmaları sinkrotron
ışınımı kullanılarak yapılmaktadır. Bu alanda da
Türkiye'deki birikim, Orta Doğu ülkelerinin
çoğundan çok daha ileri olup, SESAME depolama
halkası üzerinde deney istasyonları kurmaya ve
bunları ileri düzeyde kullanmaya uygundur.
Keza arkeometri alanında SESAME'yi kullanmanın
getireceği yararlar hemen görülecektir.
SESAME'nin sağlayacağı olanaklar sayesinde
araştırmacılar, uzak sinkrotronlara seyahat etmek
zorunda kalmayacak, hassas örneklerin yolculuk
sırasında bozulması önlenecek, deney istasyonlarını
gereksinimlere göre geliştirmek mümkün olacak,
yetişen
öğrencilere
başka
kurumlarda
sağlanamayacak kadar geniş imkanlar vermek
mümkün olacak, ileri düzeydeki araştırmalerın yolu
açılacak ve teknolojinin yerel olarak gelişmesi
sağlanacaktır.
SESAME ETKİNLİKLERİ
Hazırlık ve tasarım aşamasında eğitim ve işbirliği
geliştirme etkinliklerine ağırlık verilmiş ve bu yönde
aşağıda belirtilen programlar gerçekleştirilmiştir.
Eğitim Programları
Sesame çerçevesinde eğitim programları UNESCO
ve DOE den sağlanan desteklerle gerçekleşmiştir.
Ürdün'de 10 günlük bir hızlandırıcı çalıştayı
yapılmış ve katılan 50 kişi arasından mülakatlarla
seçilen 10 kişi özel olarak mıknatıslar, vakum ve RF
üzerine eğitilip SESAME'de bir çekirdek grup
oluşturulması için Avrupa ve ABD'de 22 sinkrotron
ışınımı kaynaklarına gönderilmiştir.
Hızlandırıcı çalıştayı: "SESAME Workshop on
Accelerator Science" Al-Balqa' Applied University,
Al-Salt, Ürdün, 9-19 Eylül 2000.
Malzeme Bilimi çalıştayı: "SESAME Workshop on
Materials Science" Hacettepe Universitesi, Ankara,
Türkiye, 21-22 Eylül 2000.
Biyoinformatik çalıştayı: "SESAME Workshop on
Bioinformatics and Structural Modelling" Sabancı
Üniversitesi, İstanbul Türkiye, 3-8 Eylül 2001.
Ortak Araştırma Projeleri ve Çalışmalar
Sesame projesinin aracılığıyla başlayarak gelişen ve
uluslararası işbirliğine dönüşen projelerin başlıkları
ve katılımcı ülkeler aşağıda özetlenmiştir.
Fosforile olmayan gliseraldehid 3-fosfat üzerine 3
boyutlu yapı/işlev çalışmaları. A. Soukri (Fas), M.
Vlassi (Yunanistan) ve J.Sussman (İsrail).
Proteinlerde katyon-π ve π-π etkileşmeleri. J.
Sussman ve İ. Silman (İsrail), T. Steiner ve G.
Koellner (Almanya) ve H. Hallak (Filistin).
Lektinlerin kristallografik yapısı. S. Özbey (Türkiye)
ve P. Rizkallah (İngiltere).
Arkeometri çalışmaları. E.Özdaş (Türkiye) ve M.
Pantos (İngiltere).
Yüzey fiziği çaışmaları Ş. Süzer (Türkiye), E. Alp
(ABD) ve Z. Hussein (ABD)
İnfrared spektroskopisi ve “pattern recognition”
yazılımları H. Utku (Türkiye) ve L. Miller (ABD).
Hızlandırıcı Fiziği, (Doktora Tezi, deneysel). A.
Doyuran (SUNY Stony Brook).
Hızlandırıcıların malzeme bilimindeki uygulamaları.
Y. Ufuktepe (Türkiye ve ABD)
Çalıştaylar
Sesame olanakları ve parasal kaynaklarından
yararlanarak düzenlenen çalıştayların listesi aşağıda
verilmiştir.
I. ve II. Yapısal Moleküler Biyoloji Çalıştayları:
"First Workshop on Structural Molecular Biology
(SMB) at SESAME "Atina, Yunanistan, 6-7 Nisan
2000.
"Second Workshop on Strucural Molecular Biology
(SMB) at SESAME" The University of Cyprus,
Nicosia, Kıbrıs, 6-7 Aralık 2000.
GELECEĞE YÖNELİK ÇALIŞMALAR
Küresel perspektiften bakıldığında yüksek enerji
fiziği ve sinkrotronda yapılan çalışmalar ileri
düzeyde bilimsel etkinlikleri ve güncel teknolojilerin
kullanımını simgelemektedir. SESAME projesi Orta
Doğu'ya bu potansiyeli getirmek ve çeşitli
disiplinlerden araştırıcıların tek bir çatı altında,
bilimsel bir ortamda birarada çalışmalarına olanak
vermek açısından önemlidir. Yeni nesillerin bu
gelişmiş araştırma ortamında yetişmesi, dünyadaki
diğer laboratuvarlar ile aynı bilimsel düzeyde
bağlantı kurmaları, kendilerine güvenmeleri ve
bölgede kalmaları bu projenin bölgeye katkıları
arasında düşünülmelidir.
SESAME projesinin planlanan eğitim etkinlikleri
arasında 2002 yılı içinde düzenlenmeleri düşünülen
eğitim çalıştayları (infrared spektroskopisi, Xışınları kristalografisi ve yapısal moleküler biyoloji)
bulunmaktadır.
SESAME projesinin gelecğe yönelik aşamalarında
parasal desteğin UNESCO, AB ve DOE dışında
yerel kaynaklardan sağlanması gündemin önemli bir
maddesidir.
Bölgedeki
araştırıcıların,
kendi
gereksinimleri doğrultusunda proje geliştirip, parasal
kaynak aramaları projeye verdikleri önemi
gösterecektir.
Bölge araştırıcılarının projeye doğrudan katkılarını
arttırmaları önemlidir. Özellikle Türkiye'de projeye
temel
bilimler ve teknoloji açılarından büyük
katkılar yapabilecek ve liderlik edebilecek kapasite
ve alt yapı mevcuttur. Bu konuda yurt içinde
örgütlenip beamline ve işbirlikleri geliştirme
konusunda somut adımlar atılması yararlı olacaktır.
SESAME konusunda TAEK'in almış olduğu
sorumluluklar ve yaptığı girişimler çok olumlu bir
gelişme olarak görülmektedir.
KAYNAKÇA
1.
Nature Structural Biology Supplement (1998)
Synchrotron Radiation 5 (8) 614-656.
2.
SESAME A proposal for a Synchrotron
Radiation Source in the Middle East (1999)
Şekil 1 SESAME depolama halkası ve çevresinde
planan deney istasyonları