GEO600 – der britisch-deutsche Gravitationswellendetektor

Anfang der 70er Jahre erkannte man, daß ein Interferometer vom Michelson-Typ ideal geeignet ist, die von  Gravitationswellen erzeugten Effekte nachzuweisen. Es mißt die Verschiebung zwischen zwei Lichtwellen, die gleichzeitig die unter einem rechten Winkel stehenden Interferometerarme durchlaufen. Verändert eine Gravitationswelle die Länge der beiden Arme, so geraten die Lichtwellen außer Takt. Die Verschiebung entspricht dann dem Längenunterschied beider Arme.

Forscher aus Großbritannien und Deutschland studierten zunächst an kleineren Prototypen (in Glasgow mit 10 m, in Garching mit 30 m Armlänge) die Anforderungen, die an die Konstruktion von interferometrischen Gravitationswellendetektoren gestellt werden müssen, um die gewünschte Empfindlichkeit zu erreichen. Das gemeinsam erarbeitete Projekt GEO war ursprünglich als 3 km-Anlage geplant. Aus finanziellen Gründen mußte es 1991 zurückgestellt werden. Durch den Einsatz verschiedener kostensparender Maßnahmen und dem Verzicht auf die vorgesehene Armlänge konnte eine verkleinerte Version mit 600 m Armlänge realisiert werden. Federführend sind Wissenschaftler aus Garching, Hannover, Glasgow, Cardiff und Golm/Potsdam. Die durch die kürzere Armlänge verminderte Empfindlichkeit läßt sich durch neue optische Konzepte kompensieren. Im September 1995 konnte mit dem Bau begonnen werden. Nach der Fertigstellung der Anlage im Dezember 2001 wurde zwei erfolgreiche Testläufe durchgeführt. Die Aufnahme des Routinemeßbetriebs soll im Laufe des Jahres 2003 erfolgen.

[Nachtrag 2005: GEO600 ist bisher das einzige Interferometer, das sowohl mit Power-Recycling als auch mit Signal-Recycling betrieben wird. Ende 2003, Anfang 2004 und im März 2005 fanden weitere mehrwöchige Meßperioden zusammen mit den LIGO-Detektoren statt. Erste Ergebnisse liegen vor. GEO600 zeichnet sich durch eine hohe Verläßlichkeit aus (zu 98 % stabiler Betrieb). Der Detektor wird laufend verbessert; die gewünschte Empfindlichkeit ist fast erreicht.]

Der Detektor liegt in der Nähe von Ruthe, einem Dorf bei Sarstedt, 20 km im Süden von Hannover. Die Anlage befindet sich auf dem Gelände der Universität Hannover (Institut für Obstbau und Baumschule) bzw. der Tierärztlichen Hochschule Hannover. Im Bild sieht man vorn das Zentralgebäude, das den Laser, die Vakuumtanks mit Optik und Elektronik und die Signalaufnahme enthält; links bzw. rechts hinten die Endgebäude, die jeweils einen Spiegel enthalten.

Allgemein verständliche Literatur zum Thema:

• Peter Aufmuth und Albrecht Rüdiger "Gravitationswellen – ein neues Fenster zum Universum"
  Physik in unserer Zeit, Heft 1 (2000) S. 14–21
• Peter Aufmuth und Karsten Danzmann "Auftakt zum Konzert der Sterne"
  Physik Journal 1, Heft 1 (2002) 33–38