Der größte der Welt! Die Greater Bay Area, eine Glaskugel zur Erforschung des Anfangs des Universums, wurde fertiggestellt!

Autor: Li Chuanfu Shi Xiangqi

Am 11. Oktober 2024 ist in Jiangmen, Guangdong, ein wissenschaftliches Weltklasseprojekt, das Jiangmen Neutrino Experiment (JUNO), in die letzte Bauphase eingetreten. Dieses 700 Meter unter der Erde gelegene Versuchsgerät hat mit seinem Kerndetektor, der größten einzelnen Plexiglaskugel der Welt, weltweite Aufmerksamkeit erregt. Diese riesige „Glaskugel“ ist nicht nur ein Meisterwerk der Ingenieurskunst, sondern auch ein Hoffnungsschimmer für die Menschheit bei der Erforschung der Geheimnisse des Universums.

Das zentrale wissenschaftliche Ziel des Jiangmen-Neutrino-Experiments besteht in der Messung der Neutrino-Massenordnung, einem zentralen ungelösten Rätsel der Teilchenphysik. Neutrinos sind eines der grundlegendsten Teilchen im Universum. Sie interagieren kaum mit Materie, deshalb werden sie auch „Geisterteilchen“ genannt. Trotzdem spielen Neutrinos eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung des Universums, der Entstehung von Sternen und Supernova-Explosionen. Durch die genaue Messung der Massenordnung von Neutrinos hoffen Wissenschaftler, das Geheimnis der Asymmetrie von Materie und Antimaterie im Universum zu lüften, was für unser Verständnis des Ursprungs und der Struktur des Universums von großer Bedeutung ist.

Der Detektor des Jiangmen-Neutrino-Experiments besteht aus einer Edelstahlgitterhülle mit einem Durchmesser von 41 Metern, einer Plexiglaskugel mit einem Durchmesser von 35,4 Metern, 20.000 Tonnen Flüssigszintillator sowie 45.000 Photomultiplier-Röhren und anderen Schlüsselkomponenten. Diese riesige Plexiglaskugel hat einen Innendurchmesser von 35,4 Metern und besteht aus 263 12 Zentimeter dicken, gebogenen Kugelplatten sowie miteinander verklebten oberen und unteren Schornsteinen. Sie hat ein Nettogewicht von etwa 600 Tonnen und ist derzeit die größte einzelne Plexiglaskugel der Welt. Seine Fertigstellung stellt einen bedeutenden technologischen Durchbruch für das Jiangmen-Neutrino-Experiment dar und demonstriert zudem Chinas Forschungs- und Entwicklungskapazitäten sowie seine Innovationskraft im Bereich der Hochenergiephysik.

Beim Bau des Jiangmen-Neutrino-Experiments überwand das wissenschaftliche Forschungsteam zahlreiche technische Schwierigkeiten. Unter anderem gelang es ihm, eine Photomultiplier-Röhre mit der weltweit höchsten Photonendetektionseffizienz und unabhängigen geistigen Eigentumsrechten zu entwickeln, das internationale Monopol auf diesem Gebiet zu brechen und Patentgenehmigungen von der Europäischen Union, den USA, Japan und anderen Ländern zu erhalten. Darüber hinaus haben wir ein hochfestes, hochpräzises und hochdurchlässiges explosionsgeschütztes Unterwassersystem mit Photomultiplier-Röhren sowie ein hochreines, hochdichtes und hocheffizientes Flüssigszintillator-Reinigungssystem entwickelt und innovative Designs in der Unterwasserelektronik übernommen, um bei zivilen Geräten Zuverlässigkeit auf Luft- und Raumfahrtniveau zu erreichen.

Auch die internationale Zusammenarbeit beim Jiangmen-Neutrino-Experiment hat eine neue Ebene erreicht. Seit der Gründung der internationalen Kooperationsgruppe im Juli 2014 hat sie sich zu einer großen internationalen Kooperationsgruppe entwickelt, die aus 750 wissenschaftlichen Forschern aus 74 Forschungseinrichtungen in 17 Ländern und Regionen besteht. Dieses internationale Kooperationsmodell fördert nicht nur die gemeinsame Nutzung wissenschaftlicher Forschungsressourcen, sondern bietet Wissenschaftlern auf der ganzen Welt auch eine Plattform, um gemeinsam die Geheimnisse des Universums zu erforschen.

Mit der Fertigstellung und Inbetriebnahme des Jiangmen-Neutrino-Experiments wird diese große wissenschaftliche Einrichtung voraussichtlich im August 2025 offiziell mit der Datenerfassung beginnen und voraussichtlich etwa 30 Jahre lang in Betrieb sein. Sein erfolgreicher Betrieb wird Chinas internationale Führungsposition in der Neutrinoforschung weiter festigen und eine dreigliedrige Kraft mit Japans hochkarätigem Kamioka-Neutrinoexperiment und dem unterirdischen Neutrinoexperiment der Vereinigten Staaten bilden, um gemeinsam die tiefgreifende Entwicklung der globalen Neutrinoforschung voranzutreiben.

Das Jiangmen-Neutrino-Experiment ist nicht nur eine Demonstration der wissenschaftlichen und technologischen Stärke Chinas, sondern auch ein großartiger Versuch der Menschheit, den Ursprung des Universums und die grundlegenden Gesetze der Physik zu erforschen. Mit der Fertigstellung dieser riesigen „Glaskugel“ haben wir Grund zu der Annahme, dass sie uns bei zukünftigen wissenschaftlichen Erkundungen weitere Geheimnisse des Universums enthüllen wird.