Einbau einer weltweit einzigartigen Technologie in das deutsch‐britische Gravitationswellenobservatorium GEO600 wird in einem Video‐Tagebuch dokumentiert

Start der ersten Folge am 16.06.2009 um 11:00 Uhr, im Rahmen des DFG Launch lunch, im Wissenschaftsforum Berlin, 10117 Berlin durch den Präsidenten der DFG, Prof. Dr.-Ing. Matthias Kleiner

10. Juni 2009

Unter dem Titel „Die Wellenjäger - Erschüttern Einsteins Gravitationswellen das Universum?“ startet eine neue Serie des DFG-Science TV, die sich um den Einbau einer neuartigen Technologie in das deutsch-britische Gravitationswellenobservatorium GEO600 dreht. Daran beteiligt sind Wissenschaftler des Exzellenzclusters QUEST, die den aufregenden Weg von „gequetschtem Licht“ ´raus aus der Spielwiese im Labor und ´rein in den Ernst des Lebens im Detektor GEO600 begleiten.

Der Trailer zum Video-Tagebuch ist bereits unter dfg-science-tv.de zu sehen.

Die QUEST-Nachwuchswissenschaftler Dr. Henning Vahlbruch und Alexander Khalaidovski vom Albert-Einstein-Institut (AEI) in Hannover stehen mit ihrer Forschungsarbeit im Mittelpunkt eines Filmprojektes, das bald auf dem Internetfernsehportal der Deutschen Forschungsgemeinschaft zu sehen sein wird. Das Besondere: die Wissenschaftler nehmen die Kamera selbst in die Hand. Drei Monate lang werden sie Woche für Woche in dreiminütigen Kurzfilmen über ihr Forschungsprojekt berichten: darüber, wie man Licht quetschen kann, um winzige Längenänderungen mit einer weltweit einzigartigen Präzision zu messen.

In ihrem Videotagebuch erklären Henning Vahlbruch und Alexander Khalaidovski, weshalb Gravitationswellen so aufregend sind, wie man versucht, sie zu messen und wie sie und ihre Kollegen am AEI die Methode des gequetschten Lichts entwickelt haben, das jetzt getestet wird. Vor allem aber erzählen sie von ihrer eigenen Arbeit, von Hindernissen und Erfolgserlebnissen. Sie berichten von einer Reise in die USA und vom Weg ihres Experimentes aus dem Labor zum GEO600-Observatorium nach Ruthe. Wenn die Integration der neuen Technologie in den Gravitationswellendetektor funktioniert, wird GEO600, eines der empfindlichsten Messgeräte der Welt, in seiner Messgenauigkeit noch einmal erheblich verbessert.

Die beiden Nachwuchswissenschaftler werden dabei von jungen Kollegen aus der Gruppe von Prof. Roman Schnabel vom AEI mit der Kamera beobachtet. Michael Britzger, Tobias Westphal, Henning Ryll und Tobias Vockeroth (QUEST) haben die Rollen von Regisseuren, Kamera- und Tonleuten übernommen. Die Grundlagen dafür haben sie auf einem Workshop der DFG gelernt. Seit Ende April nun betrachten sie die wissenschaftliche Arbeit aus einer ungewohnten Perspektive.

Henning Vahlbruch und Alexander Khalaidovski stehen kurz vor dem Abschluss ihrer Forschungsarbeit zum so genannten gequetschten Licht (squeezed light). Sie liefern mit ihrer Arbeit einen wichtigen Baustein, um den Gravitationswellendetektor GEO600 in seiner Empfindlichkeit zu verbessern.

Als weltweit erste Forschergruppe bereiten sie zusammen mit ihren Kollegen am AEI den Einbau des quantenoptischen Experiments mit „squeezed light“,in den GEO600 vor. Damit wird die Physik der kleinsten Teilchen, die Quantenphysik, zum ersten Mal genutzt um das Größte, das Universum, zu erforschen.

GEO600

Ein zentrales Forschungsvorhaben an dem der Hannoveraner Exzellenzcluster QUEST beteiligt ist, ist das deutsch-britische Gravitationswellenobservatorium GEO600 in Ruthe bei Hannover. Gemeinsam mit den US-amerikanischen LIGO-Detektoren sowie dem französisch-italienischen Virgo-Projekt wird hier daran gearbeitet, erstmals die von Albert Einstein vorhergesagten Gravitationswellen direkt zu messen, um bisher nicht zugängliche Bereiche unseres Universums sehen bzw. hören zu können, Raum und Zeit besser verstehen zu lernen.

Die Messung von Gravitationswellen ist eine internationale Herausforderung, denn um die schwachen Signale beobachten zu können, sind extrem leistungsstarke und präzise Messtechnologien erforderlich. Die Hannoveraner QUEST- und GEO600-Wissenschaftler sind auf diesem Gebiet weltweit führend. Sie haben beispielsweise neue Methoden in der Laserkühlung und Atominterferometrie entwickelt, die es ermöglichen, die Quantennatur von Licht- und Materieteilchen als Werkzeuge einsetzen zu können.

GEO600 gilt als think tank unter den Gravitationswellendetektoren. Während sich die Partnerprojekte derzeit auf die nächste Messreihe vorbereiten, bei der erstmals die modernsten Laser der Welt eingesetzt werden – sie wurden in Hannover entwickelt – , ist GEO600 schon einen Schritt weiter: Hier wird in den kommenden Monaten erstmals mit gequetschtem Licht und gequetschtem Vakuum gearbeitet – Technologien, die in der nächsten Generation der Gravitationswellenobservatorien eingesetzt werden sollen.

Albert-Einstein-Institut (AEI) Hannover

Am Albert-Einstein-Institut Hannover betreiben Max-Planck-Gesellschaft und Leibniz Universität Hannover gemeinsam experimentelle Gravitationswellenforschung. Dazu gehört sowohl die Grundlagenforschung als auch die angewandte Forschung auf den Gebieten Laserphysik, Vakuumtechnik, Vibrationsisolation sowie die klassische Optik und Quantenoptik. Weitere Forschungsschwerpunkte sind die Entwicklung und Realisierung von Algorithmen zur Datenanalyse für verschiedene Typen von Quellen für Gravitationsstrahlung. Zusammen mit dem in Potsdam angesiedelten theoretischen Teil des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik bildet das Albert-Einstein-Institut ein weltweit einzigartiges Zentrum für Gravitationsphysik, das alle ihre Aspekte abdeckt.

Gemeinsam mit britischen Forschungseinrichtungen betreibt das AEI Hannover in Ruthe bei Hannover den Gravitationswellendetektor GEO600. Die Wissenschaftler des Instituts sind außerdem federführend an LISA (Laser Interferometer Space Antenna), dem geplanten Gravitationswellendetektor im Weltraum beteiligt. Das Gemeinschaftsprojekt von NASA und ESA soll ab 2021 Gravitationswellen im Weltraum messen und damit erstmals so tief ins Universum hinein „hören“ können wie niemals zuvor.

Der Exzellenzcluster QUEST, Hannover

Im Rahmen des Exzellenzcluster QUEST betreiben sechs Institute der Leibniz Universität Hannover und fünf weitere Forschungseinrichtungen aus Niedersachsen und Bremen eine einzigartige Forschung am Quantenlimit. Ziel der wissenschaftlichen Arbeit ist es, ganz fundamentale Fragen der Physik – unter anderem nach der Struktur und den grundlegenden Kräften unseres Universums – zu beantworten. Mit nie da gewesener Präzision werden QUEST-Wissenschaftler mit ihren neuen Messtechnologien unverstandene physikalische Phänomene untersuchen. Sie forschen unter anderem an einzelnen Atomen, Atominterferometern, atomaren Quantensensoren, Lasern und Atomuhren sowie im Bereich der Astronomie mit Gravitationswellen sowie der Erdbeobachtung und Geodäsie.

An QUEST beteiligte wissenschaftliche Einrichtungen:

  • Leibniz Universität Hannover
    Institut für Quantenoptik (IQ)
    Institut für Gravitationsphysik (IGP)
    Institut für Theoretische Physik (ITP)
    Institut für Festkörperphysik (IFKP)
    Institut für Erdmessung (IFE)
    Institut für Angewandte Mathematik (IFAM)
  • Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI), Hannover
  • Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH), Hannover
  • Gravitationswellendetektor GEO600, Ruthe
  • Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig
  • Zentrum für Raumfahrt und Mikrogravitation (ZARM), Bremen
Zur Redakteursansicht