Planen Sie, dass Afrikas erste Synchrotron-Lichtquelle zu kristallisieren beginnt

Wissenschaftler stellen Pläne für Afrikas erste Synchrotron-Lichtquelle vor, einen Teilchenbeschleuniger, der intensive Strahlung erzeugt, um die Struktur und das Verhalten von Materie auf molekularer und atomarer Ebene zu untersuchen.

Weltweit gibt es etwa 70 Lichtquellen – Synchrotrons und Freie-Elektronen-Laser – aber keine davon in Afrika. „Diese Lichtquellen verändern nur die Wissenschaft, und Afrika muss dabei mitspielen“, sagt Sekazi Mtingwa, theoretischer Hochenergiephysiker aus den USA und einer der Gründer der Afrikanische Lichtquellenstiftung (AfLS), das seinen Sitz in Südafrika hat. Die Stiftung ist eine der beiden Organisationen hinter dem Anstieg der Lichtquellen.

Synchrotrone, die hauptsächlich Licht im Röntgenbereich nutzen, spielten während der COVID-19-Pandemie eine wichtige Rolle, da sie unter anderem zur Erforschung der Struktur des Virus und zur Entwicklung antiviraler Medikamente eingesetzt wurden. „Wenn Sie nicht über diese Art von Infrastruktur verfügen, müssen Sie auf der Straße höhere Kosten bezahlen“, sagt Mtingwa. Wenn es jemals die Zeit gegeben habe, eine Synchrotronanlage zu errichten, sei jetzt „die Zeit, in der Afrika wirklich durchstarten sollte“.

Die Einrichtung wird rund 1 Milliarde US-Dollar kosten – jeweils ein Drittel für Ausrüstung, Gebäude und Investitionen in Forscher, einschließlich Ausbildungsprogramme. Darüber hinaus werden jährlich rund 100 Millionen US-Dollar an laufenden Kosten benötigt, sagte Simon Connell, Vorsitzender des AfLS-Exekutivausschusses, Hochenergiephysiker an der Universität Johannesburg in Südafrika. Die Finanzierung des Projekts soll aus afrikanischen Mitgliedsstaaten kommen. Das Projektteam sagt, dass es nach einer Entscheidung über den Standort des Synchrotrons wahrscheinlich etwa zehn Jahre dauern wird, bis das Synchrotron für die Wissenschaft geöffnet ist.

John Mugabe, der an der Universität Pretoria Wissenschafts- und Innovationspolitik studiert, fragt sich jedoch, ob das Projekt zumindest kurz- bis mittelfristig die nötigen Mittel aufbringen kann. Die afrikanischen Regierungen haben Mühe, eine angemessene Finanzierung für ihre nationalen Projekte sicherzustellen, sagte er Natur in einer E-Mail. Auch bei nationalen Forschungs- und Entwicklungsprojekten (FuE) sagt Mugabe: „Die meisten haben keine Mechanismen und Instrumente zur Finanzierung von FuE-Projekten und FuE-Infrastruktur.

Governance wird eine weitere Herausforderung sein. Derzeit arbeiten zwei unabhängige Forschergruppen an einer Lichtquelle. Eine davon ist die AfLS unter dem Vorsitz von Connell. Eine andere ist die Africa Synchrotron Initiative, die von der in Nairobi ansässigen African Academy of Sciences (AAS) einberufen wird und von Shaaban Khalil, Direktor des Center for Fundamental Physics in Zewail City of Science and Technology in der Nähe von Kairo, geleitet wird. Die beiden vereinen ihre Bemühungen noch nicht, obwohl Mitglieder der AfLS-Stiftung im AAS-Komitee sitzen.

Khalil sagt das trotz Management- und Finanzierungsfragen die in den letzten Monaten in den Medien waren, hat die AAS als Akademie der Wissenschaft Erfahrung im Management von Projekten und Finanzierungen und ist gut positioniert, um mit Regierungen und Gebern in Kontakt zu treten. Connell sagt, die AfLS sei in Gesprächen mit der Akademie. „Es sollte eine Stimme geben, auch wenn es mehrere miteinander verbundene Bemühungen und Organisationen gibt“, fügt er hinzu.

Ein „unglaublicher Attraktor“

Das Lichtquellenprojekt genießt jedoch breite Unterstützung in der weltweiten Synchrotron-Community. „Eine Lichtquelle kann ein großartiger Anziehungspunkt sein, um eine afrikanische Gemeinschaft zu stärken“, sagt Francesco Sette, Generaldirektor der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble, Frankreich. Aber es werde „sehr starkes politisches Engagement“ der Länder erfordern, um sicherzustellen, dass es angemessen finanziert wird, sagt er.

Die AfLS fordert Wissenschaftler und Forschungseinrichtungen, die eine solche Einrichtung benötigen, auf, ihre unterschiedlichen Nutzungsmöglichkeiten zu erläutern. Diese „Absichtserklärungen“ werden Teil einer AfLS-Designüberprüfung sein, einer Roadmap, die unter anderem die Nachweise für die Art der erforderlichen Lichtquelle, die wissenschaftliche Ausrichtung und den Standort skizziert. Das LOI-Einreichungsfenster endet im Dezember. Mitglieder der AfLS Foundation gehen davon aus, dass einige der Briefe die Grundlage für Artikel bilden werden, die bei Zeitschriften zur Veröffentlichung eingereicht werden.

„Für die Designüberprüfung rekrutieren wir so viele Mitarbeiter wie möglich aus Afrika und der ganzen Welt“, sagt Connell. Er fordert Wissenschaftler und Organisationen in Afrika, der Diaspora des Kontinents und jeden auf der ganzen Welt auf, der an der geplanten Einrichtung mitarbeiten möchte, Briefe einzureichen.

Die Idee einer afrikanischen Lichtquelle wird seit mindestens 2000 diskutiert, obwohl Mtingwa sich seit Ende der 1980er Jahre für eine Lichtquelle einsetzt -Afrikanisches Synchrotron. Im folgenden Jahr begann die ghanaische Präsidentin Nana Addo Dankwa Akufo-Addo, sich für das Projekt einzusetzen.

Der Physiker Rolf Heuer, Vorstandsvorsitzender von SESAME, dem in Jordanien ansässigen Synchrotron im Nahen Osten, sagt, dass die Einrichtung sowohl der Wissenschaft als auch den internationalen Beziehungen zugute gekommen ist. Es öffnete 2017 seine Türen für Forscher und umfasst eine 2,5-Giga-Elektronenvolt-Synchrotron-Lichtquelle. Zu den Mitgliedern zählen Zypern, Ägypten, Iran, Israel, Jordanien, Pakistan, die Palästinensische Autonomiebehörde und die Türkei. Heuer sagt, dass es immer mehr Nachfrage nach Slots gibt, die als Beam Time bekannt sind, als Slots verfügbar sind. „Ich kenne keine andere Einrichtung, in der Israelis, Palästinenser und Iraner zusammenarbeiten“, sagt Heuer.

SESAME wurde mit Teilen eines stillgelegten deutschen Synchrotrons namens BESSY I gebaut, obwohl die Leistung von SESAME gegenüber der seines Vorgängers verbessert wurde. Die Installation dauerte etwa 20 Jahre, von der Erstellung bis zur Fertigstellung. Heuer sagt, dass eine Lichtquelle für Afrika darauf abzielen sollte, modernste Technologie zu verwenden. „Verwenden Sie keine Geräte, die Ihnen andere geben, weil sie sie nicht mehr haben wollen“, rät er.