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Premiere: Erstes unterirdisches Laboratorium in Afrika

Das erste unterirdische Wissenschaftslabor Afrikas könnte in den nächsten fünf bis zehn Jahren Realität werden: das Paarl Africa Underground Laboratory (PAUL) in den Du Toits Kloof-Bergen am Westkap in Südafrika, das über den bestehenden Hugenottentunnel erreichbar ist.

Der offizielle Startschuss für das PAUL-Projekt fiel Ende Januar im Anschluss an ein einwöchiges internationales Symposium in der Du Kloof Lodge, bei dem aktuelle und künftige Forschungsprojekte sowie die Zusammenarbeit mit anderen unterirdischen Labors in der ganzen Welt erörtert wurden. Das Symposium über Wissenschaft in PAUL fand vom 14. bis 18. Januar 2023 statt und umfasste auch einen Besuch des geplanten Standorts.

Das künftige Paarl Africa Underground Laboratory, das bereits seit zehn Jahren in Planung ist, wäre eine Premiere für Afrika und nach dem australischen Stawell Underground Physics Laboratory erst das zweite Labor dieser Art in der südlichen Hemisphäre. Derzeit gibt es ein Dutzend solcher unterirdischer Labors in Asien, Europa und Nordamerika.

Was sind unterirdische Laboratorien?

Die dunkle Materie, die 85 % der Masse des Universums ausmacht, ist nach wie vor unklar. Seit den 1970er Jahren wird in unterirdischen Labors nach ihr gesucht und Neutrinos in radioaktivfreier Umgebung untersucht.

Nur in diesen unterirdischen Laboratorien, in denen eine dicke Gesteinsschicht die empfindlichen Detektionsgeräte vor unerwünschten Hintergrundsignalen abschirmt, die von kosmischen Strahlenschauern erzeugt werden, können die Wissenschaftler die Wechselwirkung dieser seltenen Teilchen von dem darüber liegenden Rauschen unterscheiden. Zu diesen so genannten extrem seltenen Ereignissen gehören unter anderem der doppelte Betazerfall, Geoneutrinos, Reaktorneutrinos und Teilchen der dunklen Materie.

Prof. Richard Newman, ein Kernphysiker vom Fachbereich Physik der Universität Stellenbosch (SU) und Mitvorsitzender des Organisationskomitees für das Symposium, sagt, dass die südafrikanische Physikgemeinde seit 2011 die Einrichtung eines solchen Labors untersucht und zunächst Optionen in den sehr tiefen Goldminen Südafrikas in Betracht gezogen hat. 1965 gelang dem südafrikanischen Physiker Friedel Sellschop und dem späteren Nobelpreisträger Frederick Reines in einer Mine am East Rand in drei Kilometern Tiefe die weltweit erste Beobachtung eines natürlich vorkommenden Neutrinoteilchens.

Erst vor kurzem hat die Physikgemeinschaft begonnen, die Eignung des Hugenottunnels, eines vier Kilometer langen Straßentunnels 800 Meter unter dem Berg Du Toits Kloof zwischen den Städten Paarl und Worcester, für ein solches unterirdisches Labor in Betracht zu ziehen. Er ist der längste Straßentunnel Südafrikas und wird von der South African National Roads Agency Limited (SANRAL) verwaltet. Aufgrund des hohen Verkehrsaufkommens plant SANRAL den Ausbau des Nordbohrtunnels, um das Verkehrsaufkommen im bestehenden Südbohrtunnel zu verringern. Eine technische Machbarkeitsstudie wird die Durchführbarkeit eines unterirdischen Labors als Teil dieses Ausbauprogramms untersuchen.

Eine Studie der Forschungsgruppen für Umweltstrahlung des BLB und der iThemba LABS aus dem Jahr 2015 bestätigte, dass die Umgebung des Standorts für eine solche Versuchsanlage geeignet ist. Weitere Forschungen werden durchgeführt, um den wissenschaftlichen Beitrag zu bewerten, den PAUL der internationalen Gemeinschaft und verwandten Bereichen wie Biologie, Geowissenschaften, Chemie, Bergbautechnologie, Untertagebau und Architektur bieten könnte.

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