Tief unter der üppigen Landschaft Südchinas soll ein weitläufiges unterirdisches Labor als weltweit erstes Labor ein tiefes wissenschaftliches Rätsel lösen.
China hat sich in den letzten Jahren zu einem wissenschaftlichen Kraftwerk entwickelt, wobei die kommunistische Führung des Landes Milliarden von Dollar in fortgeschrittene Forschung investiert hat, um mit den Vereinigten Staaten und anderen Rivalen mitzuhalten.
Sein neuestes Prunkstück ist das Jiangmen Underground Neutrino Observatory (Juno), eine hochmoderne Einrichtung zur Untersuchung winziger subatomarer Teilchen.
Laut Patrick Huber, Direktor des Zentrums für Neutrinophysik an der amerikanischen Universität Virginia Tech, der nicht an der Einrichtung beteiligt ist, ist das Projekt eine „aufregende“ Gelegenheit, sich mit einigen der grundlegendsten – aber schwer fassbaren – Bausteinen des Universums zu befassen Forschung.
nahm kürzlich an einer internationalen Medientour durch das Observatorium in Kaiping in der Provinz Guangdong teil, die von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der nationalen Wissenschaftsagentur des Landes, organisiert wurde.
Das Labor ist mit einer Standseilbahn erreichbar, die durch einen Tunnel zu einer 700 Meter (2.300 Fuß) unter der Erde gebauten Höhle fährt, um die Strahlungsemissionen zu begrenzen.
Im Inneren befindet sich der Neutrino-Detektor, eine von Kabeln durchzogene Kugel aus Edelstahl und Acryl mit einem Durchmesser von etwa 35 Metern.
„Noch nie hat jemand einen solchen Detektor gebaut“, sagte Wang Yifang, Junos Projektmanager und Direktor des Instituts für Hochenergiephysik, während Arbeiter mit Schutzhelmen der glänzenden Kugel den letzten Schliff gaben.
„Sie können an der Skala erkennen, dass es technologisch kompliziert war“, sagte Wang, während er mit einem Laserstift über verschiedene Teile der Installation schwenkte.
Der Bau von Juno begann im Jahr 2014 und hat rund 2,2 Milliarden Yuan (311 Millionen US-Dollar) gekostet. Die Fertigstellung ist für nächstes Jahr geplant.
Ziel ist es, ein grundlegendes physikalisches Rätsel über die Natur der Teilchen schneller zu lösen als Wissenschaftler in den Vereinigten Staaten, einem Weltmarktführer auf diesem Gebiet.
Seine Forschung könnte uns auch dabei helfen, den Planeten Erde, die Sonne und andere Sterne und Supernovae besser zu verstehen.
„Zweites bedeutet nichts“
Neutrinos sind Elementarteilchen, die überall um uns herum existieren und sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Physiker kennen sie seit Jahrzehnten, doch es mangelt ihnen noch immer an fundierten Kenntnissen über ihre Funktionsweise.
Forscher werden Juno verwenden, um Neutrinos aufzuspüren, die von zwei chinesischen Kernkraftwerken emittiert werden, die jeweils 53 Kilometer (33 Meilen) entfernt liegen.
Anschließend werden sie die Daten verwenden, um das sogenannte „Massenhierarchie“-Problem anzugehen, von dem angenommen wird, dass es für die Verbesserung der Theorien der Teilchenphysik von entscheidender Bedeutung ist.
Wissenschaftler wissen bereits, dass Neutrinos in drei verschiedenen Massenzuständen vorkommen, aber sie wissen nicht, welcher der schwerste und welcher der leichteste ist.
Die Lösung dieses Problems könnte ihnen helfen, das Standardmodell der Teilchenphysik besser zu verstehen und so mehr über die Vergangenheit und Zukunft des Universums zu erfahren.
„(Das Projekt) wird unser Verständnis der Neutrino-Oszillation und der Quantenmechanik auf die Probe stellen“, sagte Huber von der Virginia Tech.
„Wenn sich herausstellt, dass Juno zeigt, dass unser (aktuelles) Verständnis falsch ist, dann wäre das eine Revolution.“
Wang, der Projektmanager, sagte, die Forscher seien zuversichtlich, dass sie „das Ergebnis der Massenhierarchie vor allen anderen erzielen würden“.
In der Grundlagenwissenschaft, sagte er mit einem Lächeln, „bedeutet das Erste alles, und das Zweite bedeutet nichts“.
Spannungen zwischen den Supermächten
Wissenschaftler schätzen, dass sechs Jahre an Daten benötigt werden, um die Frage der Massenhierarchie zu lösen.
Und obwohl in den kommenden Jahren ähnliche Experimente in den USA und Japan stattfinden werden, liegt Juno „im Rennen vorne“, sagte Jennifer Thomas, Physikerin am University College London, die auch im International Scientific Committee des Projekts sitzt.
An der Zusammenarbeit beteiligen sich rund 750 Wissenschaftler aus 17 Ländern, darunter „zwei amerikanische Gruppen“, so Wang.
Weitere seien an einem Beitritt interessiert, fügte er hinzu, „aber aus vielen bekannten Gründen ist ihnen das leider nicht gestattet“.
Während sich der Wettbewerb zwischen den USA und China um Wissenschaft und Technologie verschärft, hat Washington gegen in den USA ansässige Akademiker chinesischer Herkunft wegen Spionage oder Diebstahls geistigen Eigentums ermittelt und inländische Institutionen dazu ermutigt, ihre Beziehungen zu chinesischen Kollegen zu lockern.
Peking wiederum wird von westlichen Regierungen und internationalen Organisationen beschuldigt, den Zugang zu bestimmten Daten einzuschränken und Untersuchungen zu sensiblen Themen wie den Ursprüngen von COVID-19 zu behindern.
Aber ein amerikanischer Wissenschaftler und Mitglied von Juno sagte, er freue sich auf die Arbeit an dem „einzigartigen“ Projekt.
„Wir sind nicht völlig gefühllos gegenüber der politischen Situation, denn manchmal kann es (für Forscher) schwierig sein, Visa zu erhalten“ und strengere bürokratische Hürden zu überwinden, sagte Juan Pedro Ochoa-Ricoux, Experimentalphysiker an der University of California, Irvine .
Er sagte, solche Probleme „betreffen beide Seiten, vielleicht unsere chinesischen Kollegen sogar mehr als uns in den USA“.
Aber, sagte er, „durch die Zusammenarbeit zeigen wir auch, wie Wissenschaft unpolitisch sein kann und muss.“
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