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Durchbruch Universität Hamburg beteiligt an der Beobachtung von Gravitationswellen

Albert Einstein hatte sie bereits 1916 in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt: die Existenz von Gravitationswellen. Jetzt haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem „Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory“ (LIGO) die geheimnisvollen Wellen im All mithilfe der beiden LIGO-Detektoren in den USA erstmals direkt beobachtet. Im Rahmen der LIGO Scientific Collaboration ist auch ein Forschungsteam der Universität Hamburg unter der Leitung von Prof. Dr. Roman Schnabel vom Institut für Laserphysik und Zentrum für Optische Quantentechnologien beteiligt.

Universität Hamburg beteiligt an der Beobachtung von Gravitationswellen

Die Erforschung der Gravitationswellen ist ein Großprojekt der US-amerikanischen Wissenschaftseinrichtungen National Science Foundation, California Institute of Technology (Caltech) und Massachusetts Institute of Technology (MIT). Insgesamt sind international rund 1.000 Forscherinnen und Forscher daran beteiligt. 

Vier Kilometer lange Detektoren

Die Detektoren in Hanford (US-Bundesstaat Washington) und Livingston (US-Bundesstaat Louisiana) haben je zwei Vakuum-Röhren, die vier Kilometer lang sind. Ihr Inneres wird kontinuierlich mithilfe eines Laserstrahls vermessen. Wenn eine Gravitationswelle durch die Arme läuft, entstehen unterschiedliche Stauchungen oder Streckungen, die vom Laser erfasst werden.

Gravitationswellen ermöglichen neue Sicht auf das Universum

Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Schwerkraft bzw. Gravitation keine Kraft (wie etwa noch bei Newton), sondern eine Eigenschaft von Raum und Zeit. Gravitationswellen entstehen, wenn Massen beschleunigt werden – etwa bei der Explosion einer Supernova. Sie sind Verzerrungen in der Struktur der Raumzeit und breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Bisher gab es nur einen indirekten Beweis für ihre Existenz. Ihre direkte Beobachtung ermöglicht eine neue Sicht auf das Universum, denn bisher basierten die Erkenntnisse über das Weltall auf Messungen von elektromagnetischen Wellen wie z.B. Licht oder Gammastrahlung. 

Mithilfe von Gravitationswellen könnten bisher verborgene Phänomene sichtbar gemacht werden – z.B. sogenannte Schwarze Löcher, in denen eine derart starke Gravitation wirkt, dass nicht einmal Lichtstrahlen entweichen können. 

Noch präzisere Messungen durch Quantentechnologie der Universität Hamburg 

Die Universität Hamburg ist mit der Arbeitsgruppe von Prof. Roman Schnabel seit Frühjahr 2015 Mitglied im Team des deutsch-britischen Gravitationswellendetektors GEO600 sowie in der LIGO Scientific Collaboration (LSC). 

Vor seinem Wechsel nach Hamburg hat der Physiker an der Leibniz Universität Hannover seit 2002 an Quantentechnologien für zukünftige Gravitationswellendetektoren geforscht. Dort entwickelte er auch die weltweit erste Quelle für Licht mit einem sogenannten „gequetschtem Quantenrauschen“, die einem Gravitationswellendetektor präzisere Messungen ermöglicht. Diese Quelle befindet sich seit 2010 im Einsatz im GEO600-Detektor. 

Prof. Schnabel ist seit 2013 Vorsitzender der LSC-Arbeitsgruppe „Quantenrauschen“. An der Universität Hamburg wird er mit seiner Arbeitsgruppe erforschen, wie die Messempfindlichkeit von Gravitationswellendetektoren weiter verbessert werden kann. Die beiden LIGO-Detektoren, die jetzt die Gravitationswelle beobachtet haben, sind zurzeit noch nicht mit gequetschtem Licht ausgestattet. 

Zur: offiziellen Pressemitteilung der LIGO Scientific Collaboration (LSC)

Kontakt:
Prof. Dr. Roman Schnabel
Universität Hamburg
Institut für Laserphysik und Zentrum für Optische Quantentechnologien
Telefon:: 040 8998-5102
E-Mail: roman.schnabel@physnet.uni-hamburg.de