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Im Rahmen der Schweizer Roadmap für Forschungsinfrastrukturen 2019 (Roadmap) prüft die Schweiz in den kommenden Jahren eine allfällige Beteiligung an vier in Vorbereitung oder im Bau befindlichen internationalen Forschungsorganisationen. Für die Vorbereitung dieser Beteiligungen – die auch in anderer Form als über eine Mitgliedschaft bei der Organisation erfolgen können – ist das SBFI zuständig, von der Erstellung des finanziellen Rahmens über die Evaluation der Vorteile einer Beteiligung für die Schweiz bis hin zur Unterzeichnung eines internationalen Abkommens. Die Vertreterinnen und Vertreter der betroffenen schweizerischen Wissenschaftsgemeinschaften werden eng in diese Arbeiten eingebunden.
Im Rahmen der Schweizer Roadmap für Forschungsinfrastrukturen 2019 (Roadmap) prüft die Schweiz in den kommenden Jahren eine allfällige Beteiligung an vier in Vorbereitung oder im Bau befindlichen internationalen Forschungsorganisationen. Für die Vorbereitung dieser Beteiligungen – die auch in anderer Form als über eine Mitgliedschaft bei der Organisation erfolgen können – ist das SBFI zuständig, von der Erstellung des finanziellen Rahmens über die Evaluation der Vorteile einer Beteiligung für die Schweiz bis hin zur Unterzeichnung eines internationalen Abkommens. Die Vertreterinnen und Vertreter der betroffenen schweizerischen Wissenschaftsgemeinschaften werden eng in diese Arbeiten eingebunden.
CTA, Cherenkov Telescope Array (Astroteilchenphysik)
Das CTA ist eine internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit zum Bau einer weltweit führenden Forschungsinfrastruktur im Bereich Astropartikel. Die Infrastruktur soll ein Netzwerk aus über 100 Tscherenkow-Teleskopen umfassen, die auf der südlichen Halbkugel in Chile (Paranal) und auf der nördlichen Halbkugel auf der Insel La Palma (Kanarische Inseln, Spanien) installiert werden. Das CTA-Observatorium wird als European Research Infrastructure Consortium (ERIC) errichtet, mit Sitz in Bologna (Italien) und einem wissenschaftlichen Datenverarbeitungszentrum in Zeuthen (Deutschland). Es werden entscheidende Erkenntnisse in der Hochenergieastrophysik, aber auch allgemeiner in Kosmologie und Grundlagenphysik erwartet. Der Bau des CTA sollte 2019 beginnen. In der Schweiz beteiligen sich insbesondere die Universitäten Zürich und Genf sowie die ETH Zürich am Projekt. Das SBFI beteiligt sich zusammen mit den voraussichtlichen künftigen Mitgliedern (12 Staaten der ganzen Welt sowie die ESO) an den laufenden Verhandlungen zur Schaffung der Organisation CTAO ERIC.
ELI, Extreme Light Infrastructure (Laserphysik)
ELI ist eine im Bau befindliche Forschungsinfrastruktur, die auf drei Standorte in drei Ländern verteilt ist: die Tschechische Republik, Rumänien und Ungarn. Sie ist die bisher einzige Spitzenforschungsinfrastruktur, die ausschliesslich in Ländern der erweiterten Europäischen Union angesiedelt ist und die einzige, für deren Bau als Hauptfinanzierungsquelle (85%) der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) dient.
An jedem Standort («Pfeiler») von ELI werden gegenwärtig Laser mit sehr hoher Intensität installiert, um zusätzliche Experimente in den Bereichen Materialphysik und Kernphysik durchführen zu können. Aufgrund der einmaligen Stärke und Intensität (zehnmal höher als bestehende Quellen) und der einzigartigen Möglichkeiten, die diese neuartigen Lichtquellen den internationalen Nutzerinnen und Nutzern bieten, wird ELI von den Projektverantwortlichen auch als «Laser-CERN» bezeichnet.
Die Laserphysik hat sich in den vergangenen Jahrzehnten rasant entwickelt, angetrieben durch die immer grössere Leistungsfähigkeit der Quellen. Die möglichen Anwendungen dieser Laser der neuen Generation sind sehr vielversprechend und ein Forschungsfeld erster Wahl für die moderne Physik. Die Schweizer Forscherinnen und Forscher beobachten diese Entwicklung aufmerksam und entwickeln in der Schweiz geeignete Forschungsinfrastrukturen, die idealerweise durch einen Zugang zu den weltweiten Spitzeninfrastrukturen an den drei Standorten der ELI ergänzt werden sollen.
SKA, Square Kilometre Array (Astronomie)
Das Square Kilometre Array ist ein Projekt zum Bau eines Radioteleskops, das eine Gesamtsammelfläche von rund einem Quadratkilometer aufweisen soll. Damit wird das empfindlichste radioastronomische Instrument geschaffen, das jemals entwickelt worden ist. Es soll alle galaktischen Kerne bis zu einer Rotverschiebung 6 erkennen können, die aktiv waren, als das Universum nicht mehr als eine Milliarde Jahre alt war. Es wird die nötige Empfindlichkeit besitzen, um Anzeichen für erdähnliche Planeten auf eine Distanz von mehreren Hunderttausend Lichtjahren zu entdecken. Das Radioteleskop SKA soll in einem Frequenzbereich von 0,10‒25 GHz arbeiten, wobei letztlich ein Bereich von 0,06‒35 GHz angestrebt wird. Aufgrund seiner Grösse wird es zwischen 10 und 100 Mal empfindlicher sein als die bisher verwendeten Instrumente. So wird es möglich sein, mehrere unabhängige Sichtfelder abzudecken, wodurch mehrere Strahlenastronominnen und -astronomen gleichzeitig beobachten oder mehrere Bereiche des Himmels gleichzeitig untersucht werden können. Damit können dank der Nutzung der Interferometrie Bilder von entfernten Strahlenquellen aufgenommen werden.
2021 beginnt voraussichtlich der Bau der ersten Konfiguration des SKA-Netzwerks (SKA-1), das bis zu 130 Parabolantennen und 130'000 Dipolantennen umfassen soll. Die ersten sollen in Südafrika installiert werden, die nächsten anschliessend in Australien. Gesteuert wird das SKA von Jodrell Bank im Vereinigten Königreich aus. Durch seine grosse Dimension wird das SKA-Netzwerk längerfristig zu einem zentralen Projekt für die Astrophysik auf internationaler Ebene. Es ergänzt insbesondere die Aktivitäten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Europäischen Organisation für Astronomie (ESO).
Im März 2019 haben die Vertreterinnen und Vertreter von sieben Staaten aus der ganzen Welt das Abkommen zur Begründung der SKA als internationale Organisation «Square Kilometre Array Observatory» (SKAO) unterzeichnet. Weitere Staaten haben ihre Absicht erklärt, der Organisation beizutreten. Der Vertrag zur Gründung des SKAO ist am 15. Januar 2021 in Kraft getreten, nach seiner Ratifizierung durch den Sitzstaat (Vereinigtes Königreich), die Gaststaaten (Australien und Südafrika) sowie Portugal, die Niederlande und Italien.
Die Entwicklung des SKA wird von zahlreichen Schweizer Forschungsinstitutionen aufmerksam verfolgt. Das SBFI hat im März 2020 die ETH Lausanne als Leiterin der Schweizer Beteiligung am SKA anerkannt. Am 6. April 2020 wurde die ETH Lausanne Sondermitglied von SKAO ltd, des im Vereinigen Königreich ansässigen Unternehmens, das für die Leitung der vorbereitenden Entwurfsphase des Radioteleskops SKA verantwortlich ist. Das SBFI hat sich an den Sitzungen der SKA Observatory Council Preparatory Task Force beteiligt, die die Einrichtung der internationalen Organisation finalisierte. Zudem nimmt es seit dem Inkrafttreten der SKAO-Vereinbarung als Beobachter an den Sitzungen des Rats, des obersten Organs der SKAO, teil.
Am 16. September 2020 hat die Bundesversammlung im Rahmen der BFI-Botschaft 2021–2024 einem Verpflichtungskredit in der Höhe von 8,9 Millionen Franken im Hinblick auf einen Beitritt der Schweiz zur internationalen Organisation SKAO zugestimmt. Im Laufe des Jahres 2020 hat das SBFI zusammen mit an SKAO interessierten Industrieakteuren und Institutionen in der Schweiz die gegenwärtige Situation überprüft. Diese Analyse hat aufgezeigt, dass nur eine Vollmitgliedschaft für die Schweiz einen zufriedenstellenden Return on Investment gewährleisten würde. Da der bewilligte Verpflichtungskredit der Schweiz nicht ermöglicht, sich über 2024 hinaus am Bau und Betrieb des SKAO zu beteiligen, hat der Bundesrat dem Parlament beantragt, den Kredit um 24,7 Millionen Franken zu erhöhen, um die Finanzierung der Beteiligung der Schweiz bis 2030 sicherzustellen. Am 4. Juni 2021 hat er eine entsprechende Botschaft an das Parlament überwiesen. Falls diese Anpassung vom Parlament genehmigt wird, kann der Bundesrat den Beitritt der Schweiz zur internationalen Organisation SKAO bis 2030 abschliessen. Damit soll das Niveau der Schweizer Forschung im Bereich der Radioastronomie auf internationaler Ebene gestärkt werden.
LBNF, Long-Baseline Neutrino Facility and DUNE, Deep Underground Neutrino Experiment (Teilchenphysik)
Die internationale Forschungsgemeinschaft im Bereich der Teilchenphysik entwickelt und baut ein Projekt bisher einzigartigen Ausmasses zur Weiterentwicklung der Forschung in diesem Bereich: Das Projekt DUNE, das in der speziell zu diesem Zweck geschaffenen LBNF-Infrastruktur durchgeführt werden soll. Eine internationale Zusammenarbeit ist für die Finanzierung und Durchführung dieses Projekts zuständig, das angesichts der Fortschritte in der Teilchenphysik als wesentliche Ergänzung der am CERN durchgeführten Forschungen betrachtet wird. Die Infrastruktur wird in den USA gebaut, einerseits am Fermilab in der Nähe von Chicago, andererseits in South Dakota, in einer dafür eingerichteten ehemaligen Mine in 1,5 km Tiefe.
Die Forscherinnen und Forscher der Schweiz im Bereich der Neutrinophysik, insbesondere die Universitäten Bern, Basel und die ETH Zürich, leisten einen bedeutenden und von der Zusammenarbeit sowie den zuständigen Behörden der USA sehr geschätzten Beitrag zu dieser Infrastruktur. Der europäische Beitrag zu LBNF/DUNE wird vom CERN vorbereitet, das einen der Detektoren des Experiments entwirft und baut. Der Bundesrat hat im Mai 2019 entschieden, den derzeit beim CERN entwickelten Sachbeitrag an LBNF/DUNE finanziell zu unterstützen.
Die Universitäten Genf und Bern sowie die ETH Zürich leisten bei Experimenten im Bereich der Neutrinophysik in Japan einen erheblichen Beitrag. Zudem prüfen sie, ob sie sich beim Bau einer Grossinfrastruktur in diesem Bereich ab 2020 beteiligen wollen.
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