Albert Einstein dicht auf den Fersen

Bundesministerin Edelgard Bulmahn besuchte das Zentrum für Experimentelle Gravitationsphysik

Prof. Ludwig Schätzl, Präsident der Universität Hannover, begrüßte die Bundesministerin für Bildung und Wissenschaft Edelgard Bulmahn, am Albert-Einstein-Institut. Als vorletzte Station auf Ihrer Innovationstour konnte Sie hier mehr über die erfolgreiche Kooperation der Universität Hannover und der Max-Planck-Gesellschaft erfahren. In einem einleitenden Vortrag erläuterte Prof. Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, die Funktionsweise von GEO 600 und die Messung von Gravitationswellen. In einer Live-Schaltung nach Ruthe konnte der Detektor gezeigt werden und eine simulierte Gravitationswelle wurde für das Publikum hörbar gemacht.

Zentrales Ziel des Zentrums für Experimentelle Gravitationsphysik ist, die von Albert Einstein vorausgesagten Gravitationswellen - winzige Krümmungen der Raumzeit - direkt zu messen und die Gravitationswellenastronomie voranzutreiben. Von ihr werden wegweisende Einsichten in die Entwicklung des Universums erwartet. Eine direkte Messung von Gravitationswellen rückt aufgrund der technologischen Fortschritte mit der neuen Generation erdgebundener und Weltraumdetektoren in greifbare Nähe – daran haben die Hannoveraner Quantenoptiker, Atom- und Laserphysiker seit Jahrzehnten gearbeitet. Beispielsweise geht es darum, ein Tausendstel des Durchmessers eines Protons zu messen.

Heute
- arbeitet in Ruthe bei Hannover der deutsch-britische Gravitationswellendetektor GEO600,
- die GEO-Collaboration ist weltweit führend auf dem Gebiet der Detektortechnologie und
- die für GEO600 entwickelten optischen und mechanischen Systeme werden die Schlüsseltechnologien für die nächste Generation der amerikanischen und italienischen Detektoren sein.

Das Zentrum für Experimentelle Gravitationsphysik spielt darüber hinaus eine führende Rolle bei der Entwicklung eines riesigen Gravitationswellendetektors im Weltraum: LISA (Laser Interferometer Space Antenna) wird mit einer Armlänge von fünf Millionen Kilometern das größte, jemals von Menschenhand geschaffene Messinstrument sein. LISA ist ein gemeinsames Projekt von ESA und NASA und wird 2013 gestartet werden. Zuvor werden mit der ESA-Mission LISA Pathfinder, die Schlüsseltechnologien der Mess- und Kontrollsysteme im Weltraum getestet – der Start dieser Misson ist für 2008/9 vorgesehen. In Hannover wird hierfür die neuartige optische Messtechnik im Herzen des Satelliten entwickelt und getestet. http://lisa.jpl.nasa.gov/

Kooperationen mit der Wirtschaft
Die Grundlagenforschung am Zentrum für Experimentelle Gravitationsphysik ist ein gutes Beispiel für enge Kooperationen zwischen Wissenschaft und Wirtschaft, denn im Zuge der Detektorentwicklung gingen von hier wichtige Impulse für die Produktentwicklung in der Lasertechnologie aus. Und inzwischen haben sich enge Verflechtungen mit Existenzgründern und jungen Unternehmen entwickelt.

Das Zentrum für Experimentelle Gravitationsphysik
wird gemeinsamen von der Universität Hannover und dem Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Golm bei Potsdam betrieben und beschäftigt insgesamt 72 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Direktor ist Prof. Dr. Karsten Danzmann.
http://www.amps.uni-hannover.de/e/index.html
http://www.aei.mpg.de/english/research/teams/laserInterferometry/index.html

GEO600
ist ein Horchposten ins All, der Gravitationswellen messen und ganz neue Einblicke ins Universum ermöglichen wird. Gravitationswellen wurden schon 1915 von Albert Einstein vorausgesagt. Sie künden von Sternexplosionen, vom Zusammenprall Schwarzer Löcher und sogar vom Urknall selbst. Der experimentelle Nachweis und die Analyse von Gravitationswellen gehören heute zu den größten Herausforderungen der modernen Physik. Da ihre Frequenzen im Hörbereich liegen, werden Physiker und Mathematiker hoffentlich schon bald das Brummeln und Pfeifen des Universums hörbar machen!
http://www.geo600.uni-hannover.de/

Gravitationswellen – kleinste rhythmische Stauchungen und Dehnungen des Raums

Gravitationswellen, die von Albert Einstein vorausgesagten Krümmungen der Raumzeit breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und sollen mit den Detektoren GEO600 und LISA gemessen werden. Neue Erkenntnisse über den Aufbau unseres Universums werden durch den Nachweis der Gravitationswellen erwartet. Wie entstand das Universum? Wie entwickelt es sich weiter?

Albert Einstein veränderte vor 100 Jahren mit der Speziellen Relativitätstheorie die Vorstellungen von Raum und Zeit. 1915 zeigte er mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zusätzlich, dass die Schwerkraft (Gravitation) nicht als Kraft, sondern als eine Eigenschaft der Geometrie von Raum und Zeit zu verstehen ist. 1916 sagte er erstmals Gravitationswellen voraus: kleinste Kräuselungen der Raumzeit, die durch die beschleunigte Bewegung von Massen entstehen und sich mit Lichtgeschwindigkeit im Raum ausbreiten.

Der Durchgang einer Gravitationswelle äußert sich in Form kleinster rhythmischer Stauchungen und Dehnungen des Raums: Selbst bei einem äußerst kraftvollen Ereignis wie einer Sternenexplosion in einer Nachbargalaxie entstandene Gravitationswellen verändern den Abstand zwischen Erde und Sonne nur um den Durchmesser eines Wasserstoffatoms – und das auch nur für wenige tausendstel Sekunden.

Albert Einstein ging davon aus, dass der durch Gravitationswellen verursachte Effekt wohl niemals direkt gemessen werden könne. In diesem Punkt irrte er sich wahrscheinlich. Die moderne Technologie der Laser-Interferometrie ist inzwischen in die erforderlichen Empfindlichkeitsbereiche vorgedrungen. Jetzt gilt es, aus den riesigen Datenmengen die richtigen Informationen herauszufiltern.
Ein indirekter Nachweis von Gravitationswellen gelang in den 1970er Jahren den amerikanischen Astronomen Russell Hulse und Joseph Taylor. Sie erhielten dafür 1993 den Nobelpreis für Physik.

Die Vergabe des Nobelpreises für die Forschungsarbeiten von Hulse und Taylor unterstreicht die Bedeutung der Gravitationswellenastronomie für die moderne Forschung. Man erwartet von ihr wegweisende, neue Einsichten in die Entstehung und Beschaffenheit des Universums, da uns mit den herkömmlichen astronomischen Methode 96% des Universums verborgen bleiben. Der direkte Nachweis von Gravitationswellen gehört zu den bedeutendsten internationalen Forschungszielen – allein die amerikanische National Science Foundation (NSF) investiert rund ein Viertel ihrer gesamten Ausgaben für die Physikforschung in die Gravitationswellenastronomie.

Der deutsch-britische Gravitationswellendetektor GEO 600 ist eine der vier erdgebundenen Anlagen und seit zwei Jahren in Ruthe südlich von Hannover in Betrieb. LISA ist der Gravitationswellendetektor im Weltraum, der voraussichtlich 2013 installiert wird. LISA wird eines der empfindlichsten und das mit Abstand größte Messinstrument sein, das je gebaut wurde. Das AEI ist federführend an der Konzeption und Entwicklung dieser technisch extrem anspruchsvollen Projekte beteiligt.

Meldung vom 15.07.2005