RZ088 GEO600

Über die Technologie zur Detektion von Gravitationswellen

Unter dem unscheinbaren Namen GEO600 versteckt sich auf einem Feld in der Nähe von Hannover eine ebenso unscheinbare Anlage, die aber einen großen Einfluss auf die Forschung an Gravationswellen hat. Denn dort wird die Technologie, die weltweit in den Gravitationswellendetektoren zum Einsatz kommt maßgeblich mitentwickelt und vorangetrieben.

Gravitationswellen wurden 2016 in das Licht der Öffentlichkeit gehoben, nachdem mit den LIGO-Detektoren in den USA das erste Signal empfangen werden konnte. Die LIGO-Detektoren waren kurz vorher mit der neuesten Technik, die am GEO600 getestet wurde, ausgestattet worden. Und für die Zukunft werden weitere Maßnahmen erwogen, um die Erkennung der Gravitationswellen noch weiter zu verfeinern und damit das Zeitalter der Gravitationswellenastronomie einzuläuten.

Dauer:
Aufnahme:

Harald Lück
Harald Lück

Ich spreche mit Harald Lück, dem Forschungsgruppenleiter für Laserinterferometrie & Gravitationswellen-Astronomie des Albert-Einstein-Instituts (bzw. Max-Planck-Instititut für Gravitationsphysik) in Hannover über den Aufbau von GEO600, welche technischen Herausforderungen gemeistert werden musste, um einen funktionierenden Detektor von Gravitationswellen zu entwickeln und zu betreiben.


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Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast, über Raumfahrt und andere kosmische Angelegenheiten. Mein Name ist Tim Frittlov. Und nach einer korona bedingten Pause geht's wieder weiter bei uns im Programm und wie sollte es anders sein? Es gibt genug worüber man reden kann und jetzt bin ich auch dabei, all die Themen wieder aufzugreifen, die ich ohnehin schon auf meiner Liste hatte. Äh ja und heute geht's mal richtig um Technik und zwar im Rahmen einer, eines Themenbereiches, den ich hier schon mal, abgedeckt hatte, nämlich vor vier Jahren, gings um Gravitationswellen, beziehungsweise Gravitationswellen, Astronomie einfällt, was im Prinzip so vor vier Jahren, eigentlich erst so richtig geboren wurde und dann sein großes Coming Out hatte, weil es das erste Mal unter Beweis stellen konnte, dass ich all die Anstrengungen über lange Zeit, gelohnt haben. Heute wiederum möchte ich das Thema von der Seite aufgreifen, mal ein bisschen ein tiefer einzusteigen, was eigentlich hier für eine Technik wirklich zum Einsatz kommt, um diese ganzen Gravitationswellen zu detektieren, diese, ganze Astronomie auch aktiv zu betreiben und wohin die Reise geht, und dazu habe ich mich selbst mal auf Reisen begeben und bin jetzt in Sarstedt hier auf dem Acker, kann man fast sagen, an einem Ort, der heißt Geo sechshundert, ein Forschungsstandort für Gravitationswellen, Gastronomietechnik. Und das Ganze gehört zum Albert Einstein Institut, das ist äh in Hannover, und jetzt begrüße ich aber erstmal mein Gesprächspartner für heute, nämlich den Harald Harald Lück. Hallo. Herzlich willkommen bei Raumzeit. Du bist äh an diesem Albert Einschalten Institut ähm beschäftigt, vermutlich schon eine ganze Weile. Ich. Also sozusagen von Anfang an äh im Thema. Mhm. Also das ist das Albert Einstein Institut, das ist so eine Melange aus einer Max-Planck äh also im Institut der Max-Planck-Gesellschaft, für Gravitations äh Physik, aber die Universität Hannover steckt da auch noch mit drin. Mh Ja, vielleicht sollten wir zum Beginn doch nochmal ein wenig zusammenfassen, äh in welchem Bereich wir hier uns äh bewegen und nicht ohne Grund, weil die letzte Sendung auch relativ ausführlich. Ich glaube, das waren dann auch, zweieinhalb Stunden, die wir äh darüber gesprochen haben. Das will ich jetzt nicht alles wiederholen, aber dass man erstmal so einen gewissen, Einstieg hat, ähm, wäre doch, glaube ich, nochmal ein grober Überblick ganz hilfreich, Wir schauen ja jetzt hier auf etwas, was eigentlich. Als Gedanke, als Idee, gerade mal hundert Jahre lang existiert. Neunzehnhundert äh sechzehn wurde von Einstein im Rahmen seiner gesamten Forschung zu Gravitation und dem Universum äh unter anderem positioniert, dass es so etwas wie, Gravitationswellen geben könnte, die letzten Endes, ja, Schwingungen sind die Auftreten bei extrem großen Verkehrsunfällen auf kosmischer äh Ebene. Also, wenn extreme Massen zusammenkommen, zusammenprallen, miteinander interagieren, entstehen solche äh Rüttler im Raum Zeitkontinum. Und das war, ja, im Prinzip eine rein mathematische Vorhersage kann man sagen, oder? Also, das. War denn zu dem Zeitpunkt, also am Anfang hat anscheinend als vorhergesagt und ich und er hat ja im Prinzip gesagt, so, ja, also das kommt jetzt hier bei meinen Gleichungen raus, aber ob man das jemals äh wird messen können oder ob ich überhaupt äh richtig liege, ist total unklar. Ab ab welchem Punkt war man sich denn eigentlich sicher. Das ist das, was das ist das geben müsste oder war das eigentlich bis zum Schluss? Unklar weil man ja noch nichts hat messen können. Also war, war jetzt dieses erste Experiment von Joveva schon so ein okay, wir sind uns jetzt alle einig, das müsste da sein, dann können wir auch mal anfangen, was zu bauen, und da waren das einfach nur so ein paar äh Einzelkämpfer, die von ihren Kollegen äh milde belächelt wurden, so nach dem Motto ja Gravitationswinden meinetwegen, aber kommt nicht so spät nach Hause. Also dich nur die Technik nicht, sondern eben auch rein kosmologisch. Okay. Mhm. Auch so Planetare, Konstellationen sind da noch nicht ausreichend, oder? Mhm. Also war eher so im Prinzip so der, der Pionier, der sich das erste Mal getraut hat, auch wirklich mal was zu bauen, aber zu richtigen Ergebnissen dürfte das da noch nicht geführt haben. Aber zumindest wurde irgendwas gemessen und alle dachten so, hm, vielleicht ist doch was dran. Mhm. Hm. Aber er hat immerhin was losgetreten. An der Stelle nochmal klar machen, um was für was für Schwingungen es sich hier handelt oder oder was eigentlich letzten Endes gemessen wollen werden soll, weil wenn man jetzt sagt, okay, da kommen dann zwei schwarze Löcher und knallen aufeinander und dann macht's und dann zittert irgendwie äh äh die Raumzeit könnte man sich natürlich jetzt alles Mögliche vorstellen, aber die Schwingungen, die wir ja letzten Endes hier auf der Erde empfangen haben, sind ja dann letztlich Bewegung, die sich so, subatomaren Bereich bewegen, also die Atome schaukeln ein wenig von links nach rechts und das ist eigentlich das, was wir messen woll. Aber die wollte man messen. Aber nicht, aber nicht mit Resonanzanten sozusagen. Kevin. Ich dachte, Kevin kann ich negativ werden. Also niedrige okay, also es ist ja okay. Unter ein Kelvin. OK, also sehr kalt. In in welchem Jahr sind wir jetzt angekommen gerade. Aber das Ganze war ja im Prinzip getriggert auch durch die Erfindung des des Lasers. Also das war ja dann die Voraussetzung oder reden wir jetzt auch von Interpherometern, die ohne Leser arbeiten. So dass das also auch von vornherein so angedacht wurde, dass man das mit äh. Was wurde denn dann genau gebaut? Also was, was, was war denn dann jetzt die Idee. Und wenn sich nichts geändert hat, müsste er im Prinzip wieder dasselbe rauskommen. Also wenn sie die Phasen identisch sind, dann addieren sie sich, dann ist es heller und wenn sie halt in irgendeiner Form gegeneinander verschoben sind, dann ja quasi zeitlich, verschoben sind oder sagen wir mal, Raumzeitlich verschoben sind, äh dann nimmt die Intensität entsprechend ab und daran kann man halt sehen, hm, da muss sich ja was in unserer Raumzeit verschoben haben. Dieses Prinzip hat sich ja dann eigentlich gehalten. Also man hat dann relativ, schnell ist man zu der Überzeugung gekommen, dass das der richtige Weg ist. Aber jetzt ist ja bis zweitausend äh sechzehn. Sozusagen noch nichts gefunden worden. Also es gab ja in dem Sinne keine Bestätigung dafür. Warum war man sich so sicher, dass dass dieser Technologische Ansatz jetzt der Weg ist, den man verfolgen will, gab's in dem Sinne keine Alternative oder war es irgendwie absehbar dass, dass das genug Potenzial hat, äh die entsprechende Sensitivität zu erreich. Neunzehnhundertdreiundneunzig gab's den Nobelpreis, genau. Mhm. Ah okay. Das war dann. Ich habe jetzt mal gerade nachgeschlagen, also die Beobachtung war von vierundsiebzig, also vierundsiebzig haben sie das entde. Chtzig, wenn ich das richtig sehe, äh dann diese ganzen Berechnungen äh veröffentlicht. Das heißt, das war so denn so der Moment, wo dann auch noch dem Letzten klar wurde, so okay, alles klar, das das Gips. So, das das. Ja gut, aber sagen wir das mal andersrum. Das war ein, ein ein weiteres Indiz, was einfach Leute, die ohnehin schon in diese Richtung marschiert haben, einfach genug Futter gegeben hat, zu sagen, so, okay, jetzt die man mal richtig Gas, weil ich meine, äh hat ja auch immer ein bisschen was damit zu tun, wie viel Geld man für so eine Forschung äh letzten Endes auch einsammeln kann und ich kann mir vorstellen, das dürfte am Anfang relativ schwierig gewesen sein für so eine äh doch relativ esoterisch daherkommende Forschungsgeschichte. Ja gut, aber äh es hat dazu beigetragen, dass innerhalb innerhalb der Wissenschaftscommunit. Selbstvertrauen angesammel. Albert Einstein kann einen schon fertig machen, ne? Also ich meine, schreibt da so ein paar Formeln auf und äh es bestätigt sich einfach am laufenden Meter auf allen äh Ebenen, gerade was so auf das schwarze Loch, glaube ich, in unserer Milchstraße, äh, betrifft, gab's ja auch erst jüngst wieder eine Beobachtung von vorbeifliegenden, äh Objekten, versehenswert, sondern klassifiziert werden, aber so äh wohin man auch schaut, dass wir da mal einfach einmal äh am laufenden Meter die ganze Zeit bestätigt, ein und das andere Mal wie richtig ja an der Stelle, gelegen ist, Okay, Nobelpreis für diese Entdeckung des dieser dieses Energieverlustes eines solchen Doppelsternsystems neunzehnhundertdreiundneunzig, zwei Jahre später ist dann dieser Ort entstanden, an dem wir uns jetzt gerade befin, Gio sechshundert. Wir haben's ja schon mal erwähnt. Ein Forschungsstandort, wo dann eigentlich das erste Mal in relativ groß so etwas gebaut wurde. Das heißt, dann wollte man's einfach mal wissen, Wie ist es äh zu diesem Projekt gekommen? Welche Schwierigkeiten musste man denn da überwinden und sowas überhaupt erstmal. Auf den Weg zugeben. Womit aufgenommen. Auch ein Interviewmeter. Warum sollt ihr denn dieses Geo ein Dreieck ein, weil weil man Geodreieck haben wollte? Mhm. Okay. Drei Kilometer Schenkellänge oder dann insgesamt, also. Mich wundert es gerade, dass es so schwierig ist, so ein Ort zu finden, wo man mal äh sich ein paar hundert Meter irgendwo entlang strecken kann, so man das ja jetzt auch nicht ist ja nur eine Längenausdehnung und nicht so sehr eine Ausdehnung in die Breite. Also man braucht ja nicht einen sechshundert mal sechshundert Meter großes Areal, sondern eben nur so zweimal sechshunder, quasi in Feldweg äh Dimensionen, was was macht es so schwierig, so einen Ort zu finden. Diese ganzen Standorte wurde wurden parallel schon angedacht. Mhm. Aber dann wurden's ja dann sechshundert Meter äh anstatt dreihundert, weil einmal einfach den Platz hatte oder. Schauen wir uns doch mal an, was jetzt hier eigentlich genau steht. So und im Prinzip, das klang ja schon an, die Technologie, die hier zum Einsatz kommt. Nicht nur im Wesentlichen, das, was auch in den anderen äh Standorten ankommt, sondern hier ist sie vor allem auch entwickelt worden. Lass uns dann gleich mal äh im Detail auf die auf die ganze äh Technik eingehen. Ich wollte nur mal kurz äh festhalten. Also, Geo sechshundert ist auch gedacht gewesen, als ein Ort, an dem die Technologie, zur Messung, als solche, überhaupt erstmal getestet wird. Es ging nicht primär dadrum, hier jetzt wirklich mit dem Ziel mit an diesem Ort wird letzten Endes auch die erste Gravitationswelle gemessen. Wie konnte man sich da so verschätzen, wenn wenn man die äh wenn sich die. Allgäuer Rhythmen, also die, die Gleichung von Einstein im Prinzip, die ganze Zeit so bewiesen haben und man das auch schon äh an diesem Doppelsternsystem hat, nachmessen können, dann hätte man doch, würde ich mir jetzt vorstellen, könnte man doch relativ klar sagen, was bei so einer Supernova passiert oder hat man dann einfach die Energie dieser Ereignisse als solcher überschätz. Da dürft ihr alle schon richtig mit den Hufen geschaut haben, als äh der Sternwettergeholze äh dunkel geworden ist und dachten so, kommt jetzt die Supernova. Äh gewesen. Ich glaube, hat sich jetzt rausgestellt, es sind nur extrem große Sonnenflecken, die dazu geführt haben, dass diese Helligkeitsänderung sich. Hat sich auch wieder erholt, genau und äh dementsprechend muss äh das Ereignis dann auch verschoben werden. Okay, gut, also man man war guter Hoffnung, aber man konnte es eben nicht äh einschätzen, man hätte schon eine, Chance, dass wenn jetzt so äh etwas bei uns in der Milchstraße stattfindet, äh dass dann auch hier zu messen, aber es passiert halt einfach relativ selten, beziehungsweise man wusste zu dem Zeitpunkt zumindest noch nicht, oder weiß es vielleicht auch heute noch nicht so richtig, wie äh häufig das ist. Das, ändert sich jetzt wahrscheinlich. Gut, dann schauen wir doch mal, was jetzt hier eigentlich genau gebaut wurde. Also, ich hab's ja schon äh gesagt, wir sind hier äh auf dem Acker rundherum wächst äh viel Gemüse, Windräder drehen sich und ja, hier sind so ein paar, äh Hütten, das alles sehr unpräzisiös äh gebaut und, es gibt einen zentralen Bereich von dem aus, dann zwei Arme eben im neunzig Grad oder ich glaube, fast neunzig Grad äh Winkel, wenn ich richtig äh unterrichtet bin. Ansonsten hätte man die Wege noch etwas äh verlegen und anpassen müssen und mehr Land äh anbieten müssen. Okay, also wir haben hier dieses äh zentrale Gebäude und dort findet die ganze äh Lasermagie äh statt und die, Leser, äh werden dann halt auf diese sechshundert Meter lange, Stricke äh geschickt eben in diesem grob neunzig äh Gradwinkel. Das ist ja das äh Prinzip sollte man vielleicht auch nochmal sagen. Man man streckt quasi seine, seine Arme in zwei. Richtungen aus und geht davon aus, dass wenn jetzt eine Gravitationswelle durch die Erde walkt, dann kommt die ja, von irgendwoher, die kann von oben von unten von links von rechts äh kommen, so oder so, wenn man also seine Schüler so weit in unterschiedliche Richtungen ausstreckt, dann wird es so sein, dass diese Welle an der einen Stelle irgendwie früher ankommt als an der anderen. Wenn's nicht genau wirklich von unten. Ja gut, aber um die Welle überhaupt erstmal zu spüren, ist es sozusagen auch das Prinzip, dass die Auswirkungen der Welle auf beide Armen unterschiedlich. Ah, okay, gut, das hat sich dann verwechselt mit dieser äh Ausrichtungsgeschichte. Okay, eine Quadropolwelle, was muss man sich darunter vorstellen. Und wo kommt das Quandro dann her? Also was ist dann der Vierfachfaktor. Okay, was was finden wir also jetzt? In Geo sechshundert, genau. Also, es ist ja im Prinzip irgendwo wird ein Laser losgeschickt und, diese beiden Schenkel, ne? Aber damit dir diesen We äh findet, das ist jetzt nicht einfach nur so ein Laser und dann geht er in die eine Richtung und wieder zurück und fertig, sondern das ist ja ein relativ komplexes Gebilde von mehreren Spiegeln. Es geht irgendwie äh x mal im Kreis und vorne und hinten. Um die Ecke äh bis es dann wirklich, auf diese Reise äh. Genau, fangen wir doch äh mal vorne an. Aus Hannover heißt dann aus aus dem Albert Einstein Institut oder aus einem anderen Bereich. Sehr fluktuieren heißt, würde man sie einfach jetzt ohne sie noch weiter anzufassen, einfach so nehmen, dann würden sie gar nicht richtig im Ziel landen können oder zu sehr hin und her schwanken und man könnte nichts präziser einstellen. Warum stabilisiert das, wenn man den im Kreis schi. Weil, weil, weil alles, was sozusagen nicht nicht genau auf der Linie, die man haben will, auf der Richtung, auf den, die man haben will, ist, würde dann sozusagen irgendwann rausfliegen. Sozusagen. Weggespiegelt werden. Mhm, okay. Noch weiter, weiß ich ja, bündeln das richtige Wort ist, aber. Man bündelt nicht, aber alles das, was nicht so in die Richtung geht, die man jetzt wirklich genau haben will, würde in diesem Prozess einfach rausgeschleudert werden quasi. Okay, also optischer Resonator im Prinzip, das Licht wird die ganze Zeit in drei Spiegeln immer wieder im Kreis äh herumgeschickt, aber wenn's dann die ganze Zeit im Kreis äh herumfliegt, wie kriegt man's dann wieder raus. Also quasi so ein halt durchlässiger Spiegel. Teildurchlässig, okay. Gut. Das heißt, man nimmt immer nur wieder äh ein bisschen von dem, aber durch diese permanente Reflexion staut es sich sozusagen auch äh die ganze Zeit auf. Bezeichnet die Mode genau, also was welche Eigenschaft des Lasers äh ist das jetzt sozusagen die Frequenz oder. In der Mitte und. Durch den Modkliener. Okay, das heißt, das Ding ist jetzt, äh, einmal aufgeschaukelt, äh, verstärkt und dann äh, gesäubert, äh, äh, worden, alles, alles, was hier nicht mit der Mode geht, sozusagen, fliegt raus, steckt ein strenges Moderegime schon gleich am Anfang und jetzt hat man ein gratis Lasersignal, was zumindest schon mal das Versprechen hat weniger Störungen zu erzeugen, denn Störungen wird's im laufenden äh Prozess noch eine ganze Menge äh geben, zumindest potenzielle Störungen Wo geht's jetzt äh weiter. Also der Kegel der Licht. Breit ist er denn dann. Okay. Und man sieht den ja nicht, weil das ist, wir reden jetzt von einem Infraro. Man so reinhält und so. Wir sind nicht ganz ungefährlich. Also äh war ja kurz in dem äh Raum, da geht dann ohne Schutzbrille äh nichts, weil natürlich diese Lasermengen, die da unterwegs sind, potenziell schon gefährlich sein können fürs Augenlicht zumindest. Also jetzt haben wir zwei Zentimeter. Der Strahltaler ist letztlich so ein Prisma. Warum ist er so groß, wenn der Strahl so klein ist. Okay, bist du einfach eine technische Anforder. Schaukelt sich auf. Da haben wir jetzt eigentlich äh eine Komponente haben wir vergessen, die zwar jetzt nicht äh optisch äh äh direkt einwirkt, aber das Licht muss sich ja auch irgendwo drin, ausbreiten. Und das sind ja dann so dicke fette Rohre. Ich weiß nicht, so halber Meter Durchmesser, wenn, äh okay, sechzig Zentimeter, äh, aus, äh, Metall, auch nicht aus, äh nicht irgendein Stahlgemisch, sondern auch eins, was speziell für diese Bedingungen geeignet äh ist. Diese Vakuum ist immer da, das wird nicht irgendwie mal bei Bedarf äh hergestellt, sondern da ist halt einfach möglichst nichts drin. Also wie wie. Wie viel Vakuum oder wie wenig Materie ist denn da noch drin? Also gibt's da ja auch verschiedene Abstufungen. Seit wie lange. Findet man denn sowas. Müsste in der Vakuumprozess nochmal komplett wiederholt werden oder. Sich sozusagen nicht wirklich nennenswert Wasser daran angefunden hat bei diesem kleinen Do. Dreiundzwanzig Jahr. Nicht schlecht, aber es wird die ganze Zeit nachgepumpt als. Okay, aber jetzt müssen wir dann doch nochmal natürlich auf die Spiegel zu sprechen kommen. Das habe ich jetzt gerade äh etwas äh vorzeitig äh unterbrochen, weil äh, das scheint ja schon so auch ein bisschen so ein Herzstück dieser ganzen Geschichte äh äh zu sein, was so das, Fine-Engineering äh betrifft, weil letzten Endes sind wir ja immer noch äh immer noch auf dem Weg möglichst wenig Störungen zu haben, So, wir haben möglichst wenig Störungen im ausgesendeten Licht haben dann möglichst wenig Störungen auf dem Weg zu diesem Spiegel, in dem diese Rohre äh vakuumiert sind und einfach mög, so wenig äh Moleküle von was auch immer. Äh da ist, an dem sich das Licht in irgendeiner Form noch weiter stören könnte, brechen könnte. Dann trifft es halt auf diese Spiegel, und diese Spiegel sind tja, wenn man jetzt sagt, spiegelding natürlich jeder so ein bisschen an seinem Badezimmerspiegel, aber das ist ja nicht so ganz das, äh, worauf man jetzt. Was nimmt man dann also als Spiegel. Worauf bezieht sich denn jetzt das PPM auf das, was man verliert oder. Okay, also acht Teile von einer Millionen Teile. Okay, also da gehen so neunundneunzig Komma neun neun neun neun neun Prozent äh äh Licht, werden gehen wieder zurück und so will man das irgendwie auch haben. So und jetzt nochmal zu dieser Aufhängung, weil das fand ja schon so, extra pfiffiges Ding zu sein. Also, der Spiegel muss natürlich gut reflektieren, das Hut er jetzt, jetzt haben wir irgendwie den Superspiegel, quas Glas, alles äh total schick äh poliert und vor allem auch korrekt beschichtet. Es geht wirklich nur minimal irgendwas äh verloren, aber der Spiegel ist natürlich nichts wert, wenn er nicht in die richtige Richtung zeigt. Und, bedeutet natürlich, da muss er erstmal überhaupt erstmal in die richtige Richtung äh zeigen, aber da muss er dann eben diese Position auch halten. Und das Ding hängt jetzt an Glasfasern. Aber das funktioniert doch nur, also aber es gibt nur diese Aufhängung. Also, das Ding, der, der Spiegel hängt an Glasfasern, das ist das Jojo, von dem wir jetzt sprechen oder gibt's noch eine andere Aufhängung. Tür. Und es heißt jetzt einfach nur so ein, so eine passive Konstruktion oder wird dann auch irgendwie aktiv äh gegengeführt, weil wenn dieses, dieses Bild, was ich jetzt im Kopf habe, mit, äh, man muss das Pendel im Prinzip oben die ganze Zeit gezielt hin und her zittern, um unten die Bewegung aufzufangen. Das war doch, wie es gemeint war, oder? Das Aufschaukeln. Mhm. Also mit diesen äh Spulen wird also das Magnetfeld sehr feinkörnig ähm gesteuert, um sozusagen diese restlichen Bewegungen auch noch rauszufü. Und wie viel Ruhe kriegt man dann letzten Endes hin? Also kriegt man damit alles weg. Weil Temperatur ist Bewegung. Weil die sich thermisch anders verhalten. Ist dieses Prinzip von vornherein schon so gewählt worden, also waren sich von Anfang an schon sicher, so wollen wir das jetzt bauen oder ist das jetzt auch so ein Interationsprozess der äh sukzessive sich äh verbessert hat in den letzten dreiundzwanzig Jahren. Okay, also das, was ihr mit viel Aufwand in Groß äh schon hinbekommt, kriegen wir hier auch einen kleinen hin, wenn man das Kleine wiederum aufs Groß überträgt, dann würde sich entsprechend die Präzision oder die Störungsarmut dann entsprechend verbessern. Okay, also wir haben jetzt den Laser. Wir haben die äh Mode äh Bereinigung und äh die Verteilung des Lichts äh was durch die, vakuumierten Rühren durchgeht und dort auf die Spiegel trifft, die sehr viel Licht zurückschicken und die halt wunderbar von der Seismick, also von der ganzen Umgebung her, koppelt sind, das ist dann also egal, wenn der Fuchs äh sich da trollt, äh weil von dieser Bewegung dann einfach nichts mehr auf den Spiegel land. Heißt aber dann auch im Umkehrschluss, dass auch alle anderen Elemente, also nicht nur die an dem Ende, sondern äh auch natürlich in der Mitte, auch alles entsprechend genauso aufgehängt sein muss und alles von dieser Seismick entkoppelt sein mu. Jetzt gibt's glaube ich noch eine Besonderheit. Äh wir haben ja bisher immer äh so getan, als würde das in der Mitte aufgeteilt werden, dann fliegt's bis zum Ende und dann geht's wieder zurück. Es gibt aber hier noch so ein extra äh Kniff, also hier gibt's ja nochmal so eine. Das heißt, es geht also zum Ende von dort nochmal zurück, aber nicht bis in die Mitte, sondern. Anstatt eins Komma zwei, wie es eigentlich wäre. Das heißt, die Tatsache, dass man einfach noch einen weiteren Spiegel oder genau genommen ja sogar noch zwei mal äh auf den Spiegel auftritt, Also am Ende dann wieder zurück, dann wieder ans Ende und wieder zurück. Das wäre ja sonst, wenn man äh entsprechend doppelt lange Schenkel länger hätte, hätte man halt nur einen Spiegelkont sind es drei. Und jedes Mal, nimmt quasi das Lichtsignal rauschen von der Beschichtung des Spiegels auf, ja. Krass. Das heißt, werden die dann gekühlt, hätte man vielleicht bessere Ergebnisse, aber das wäre dann wiederum ein ganz anderer Aufwand an der Stelle. Weil's noch nicht fertig gebaut. Also salopp gesagt, muss ja der eine Schenkel sozusagen eine halbe Welle weiter hinten stehen. Okay, also wenn jetzt alles richtig eingestellt ist, dann ähm. Löscht sich der Laserstrahl aus, an der Stelle, wo man Mist. Das heißt, man misst eigentlich, wenn im Idealfall sozusagen, wenn nichts passiert, ist alles dunkel. Also was modelliert wird die Amplitude moduliert oder die Frequ. Einfach, weil die Welt so ist. Also quantisiert, das ist sozusagen, dass das Bild von, von Welle und äh äh Teilchen. Wir reden die ganze Zeit über äh Wellen und stellen uns immer so schöne Linien vor, wie man sie auf, das Papier malt, aber wenn man sich's halt genau anschaut, dann hat man's dann doch auch äh, je nachdem, wie man drauf blickt, auch mit Ereignissen zu tun, die sozusagen in der Summe diese Welle äh ausmachen. Und an der Stelle, ja, ist man wirklich so in der Quanten äh mechanischen Realität und dort entsteht das Rauschen, weil da nicht alles so gleichmäßig verteilt ist, wie man das so eigentlich annimmt. Null Kelvin. Also Gewehr, Schrotgewehr, Schuss. Ungleichmäßige Verteilung von von Partikel. So, dass es dann eigentlich egal ist. Es muss aber so präzise sein, dass dann eben auch das wieder eingespeiste äh äh also exakt mit dem eingespeisten Licht über. Ein Pikometer ist so im Vergleich zu so einem Atom, wie viel. Okay, das ist die Genauigkeit, mit der diese Spiegel auf die richtige Stelle geschoben werden. Durch diese elektromannetischen Felder, die durch diese Spulen auch wieder. Das heißt, hinter dem Spiegel ist, wird sozusagen nochmal so ein Feld äh aufgebaut, was einfach den den Spiegel einfach nur durch seine Wirkung auf das Material drückt. Pikometer genau ein. Krass. Bereich. Mhm. Nee, Ärztebereich. Ja. Okay. Also, ich fasse nochmal zusammen, den ganzen Weg. Wir haben den Laser, der Laser äh schickt schon mal ganz korrektes äh Licht los, aber man will das halt äh richtig geradeaus haben, deswegen geht es durch diesen optischen ähm, äh Filter Moden Cleaner, der äh das liegt einerseits so ein bisschen auf äh Schaukel, aber dabei vor allem also alles, was nicht in die richtige Richtung geht, fliegt raus, über ein paar weitere Spiegel geht's dann das eigentliche System. Es gibt den Strahlenteiler, der schickt die, äh den Lichtstrahl auf Hälfte Hälfte in ungefähr neunzig Grad Winkel äh raus. Optischen Knick. Den wollen wir ja eigentlich gar nicht äh haben lassen jetzt mal raus. Das fliegt also wieder äh zurück. Das ganze System ist so eingestellt, dass wir eben das eigentliche messsignal sehr schwach, empfangen, was technische Vorteile hat, aber auch vor allem kein Nachteil ist, weil wir sonst eben auf der anderen Seite in dieses Quantenproblem reinrennen würden, wo es dann eher wieder anfängt, zu rauschen und Rauschen ist halt generell immer der Feind. Ne, also Rauschen ist ja einfach der Fein. So, äh, das restliche Licht, was ja auch noch irgendwo hin muss, weil die Energie geht ja nicht äh so ohne Weiteres äh verloren die äh wird einfach ins System wieder eingespeist und äh erhöht damit automatisch die Gesamtenergieleistung des Systems, was er seine, seine äh Messgenauigkeit auch äh weiterhin hochhält. Und jetzt sind wir sozusagen endlich an dem Punkt angelangt, wo wir dann wirklich mal das Signal betrachten können, worum's uns ja jetzt eigentlich geht. Und das Ganze schlägt dann bei dieser äh Diode auf. Die aber relativ schwach sind. Aber will ja alles betrachten. Das heißt, wird jetzt noch ein paar besser da. Wenn diese ganzen Resonatoren so toll sind, oder aber wir vorhin festgestellt haben, dass äh auch nur ein weiterer Spiegel irgendwo gleich wieder thermisches Rauschen dazu bringt, also wie, wie passt das denn jetzt äh zusammen? Auf der einen Seite ist Spiegeln toll. Auf der anderen Seite ist. Pielen gefährlich, warum ist es an der einen Stelle ein Problem, aber an der anderen Stelle nicht. Wird einfach wieder rausgeschleudert. Also, ich muss zugeben, dass mit dem gequetschten Licht habe ich jetzt noch nicht verstanden. Was wird denn da jetzt gequetscht? Also, äh, was ich jetzt mitgenommen habe, ist folgendes. Wir haben jetzt natürlich zahlreiche Stufen äh. Durchschritten, in der man alles Mögliche getan hat, um Störungen zu minimieren. Sie sind natürlich immer da. Bis hin zum allerletzten Schritt, bevor wir überhaupt die eigentliche Messung des Lichtsignals vornehmen, nochmal dieser Modler, der irgendwie, fehlgeleitete Teil äh Strahlen einfach rausschleudert, sodass wir an einem relativ klaren, äh differenzsignal dieser ganzen, dieses Laserweg sozusagen nagen können. Und trotzdem gibt es jetzt hier nochmal einen Rauschen, was einfach auftrifft, weil das weiß ich jetzt nicht so ganz genau, also. Sind ja die Hohen, also von welchen Frequenzen reden wir denn da jetzt. Also egal, was man alles rausfindet, es bleibt einfach trotzdem noch. Ja, okay. In welchem Frequenzbereich sind wir denn jetzt am besten? Also das äh ist mir noch nicht so hundertprozentig klar geworden und vor allem an welchem Frequenzbereich sind wir eigentlich am meisten interessiert? Wo sind denn die Gravitationsfällen. Aber diese U-Kurve, die sich quasi so über diese Frequenzen äh Bereiche äh legen, sagt halt aus im niedrigsten Bereich, ist es gut, dann ist es schlecht und dann ist es wieder gut. Anders. Ah okay, also. Hoch, dann wird's gut und danach wird's wieder doof. Okay, gut, das heißt, der Sweetspot ist so in der Mitte und äh wo der genau ist, hängt dann jeweils von der technischen Apparatur ab, aber im Idealfall ist das dann auch der Frequenzbereich, in dem man Gravitationsfällen äh detektieren kann. Voll Signal ab. Okay. Und so und und dieses Bub, was wir haben, das ist ja sozusagen die auch schon vorher mathematisch vorher gesagte, ähm Kennung, quasi von zwei schwarzen Döchern, die umeinander herum äh tanzen und. Was hat es dann auch dieselbe Form gehabt. Okay, also unterscheidet sich eher in der Dauer, als in der, in der, in der Art und Weise der Ausprägung. Das heißt, der Nachteil, dass man in den niedrigen Frequenzen mehr Rauschen hat, wird dadurch ein bisschen kompensiert, dass sich das äh zu messende Signal in diesem Bereich zeitlich länger ausdehnt und man dann sozusagen da über die Zeit sozusagen, mehr ignorieren. Das heißt, das wird schwierig, weil man hat da schon wieder viel Rauschen, je nach dem wie die Detektor so angelegt ist. Das heißt, man könnte im Prinzip auch sich einen dick bauen, der, äh, wenn man irgendwann mal Schnauze voll hat, von schwarzen Löchern, Neutronstern, weil es ja langweilig haben wir jetzt irgendwie äh am laufenden Meter gesehen. Man will jetzt einfach mal ein paar Supernova äh äh detektieren, könnte man darüber nachdenken, sollte man sowas finanzieren wollen. Ein äh Detektor zu bauen, der sich speziell auf diesen Frequenzbereich äh stürzt und daraufhin optimiert ist, da weniger Rausch. Vielleicht äh ist an dieser Stelle nochmal einen ganz guten, kleinen äh Überblick zu geben, was wir denn derzeit jetzt haben. Also wir haben GO sechshundert. Wir haben, Leigo in zweifacher Ausführung in den USA, also äh Advanced, also ein zwei Standorten äh Leigo, dann ist in Italien dazugekommen, in Japan kommt jetzt Kagra, dazu ist aber technisch noch nicht ganz fertig, wenn ich das jetzt richtig rausgehört habe oder noch nicht zu Ende optimiert. Diese Opservation Runs sozusagen so zeitlich äh klar determinierte äh Mess ähm Kampagnen, an dem dann möglichst alle teilnehmen, weil wenn die Gravitationswelle kommt, dann ist sie ja überall messbar. Sie geht ja durch die ganze Welt. Ja, also für zukünftige Kampagnen ist es sozusagen richtig gut, dass man jetzt auf, was haben wir jetzt, also mit einer GO sechshundert mal dazu äh messen, haben wir dann fünf Detektoren äh am Start und die alle im Wesentlichen ja so im selben Frequenzbereich äh äh Wildern mit Abstüffungen vermutlich. Aber die die sind nieder äh Möglichkeit, die ist auch in Wirkung und auch in jetzt auch vorhanden. Also nicht so sehr jetzt wie es jetzt stand heute ist, aber so grundsätzlich will dann sie alle im selben Bereich oder werden das zumindest sehr bald äh tun. Sprich, die sind eigentlich dafür prädestiniert, dieselben Ereignisse, alle von in einem anderen Blickpunkt aus zu beobachten, mit vielleicht kleinen Unterschieden. Brauche ich eigentlich hinaus will ist. Es gibt ja noch ein sechstes äh Projekt, was oder genau genommen gibt, sogar noch ein ein siebtes und ein achtes äh äh Projekt, aber das habe ich ja in der letzten Sendung hier auch schon ausführlich äh besprochen. Das ist Lisa, das äh, im Weltall, dasselbe Prinzip verfolgen soll. Dort sollen dann halt drei Satelliten, da haben wir dann wieder das äh, ja, das Geodreieck ähm. Äh das soll dann, glaube ich, zweitausend, zweitausendvierunddreißig oder so in Betrieb äh gehen, also ist noch ein bisschen hin. Äh zum Zeitpunkt des, Gesprächs war aber gerade diese Forschungsmission gestartet worden. Dieser Passfeinder, wo die Technik ja sozusagen überhaupt erstmal ausprobiert wurde. Was hat sich denn da gezeigt, und, wie wird Lisa diesen Erdverbund von Gravitationsweltendetektoren ergänzen oder blickt dieser in eine ganz andere Welt. Also wenn ich jetzt die ganze Zeit mit einem Paket Goldbarren in der Nähe des Spiegels herum wädeln würde, dann würde man das schon merken. Auch erst mit Goldbarren. Gab's nicht auch noch irgendwas mit Heizspiralen. Okay, ich wollte jetzt gar nicht so sehr in die äh äh Spiegeldetails äh zurückgehen, sondern eigentlich mal versuchen, so ein bisschen ähm einerseits so ein bisschen hier äh auf die den Endspurt zu äh raten, aber andererseits auch eben auch nochmal so das große Bild aufzumach. Also, das Einstein, wir haben. Das war ja auch schon so ein bisschen die Perspektive am am Anfang. Das, was man halt vielleicht auch nochmal klar machen sollte. Seid ihr in den Raum, qualifiziert blicken. War es ja immer der Elektromagnetismus, der uns sozusagen die Information gebracht hat in Form von, äh Licht oder in Form von äh Gammastrahlen und also all diese ganzen Frequenzbereiche, die wir sozusagen mit allen möglichen äh Teleskopen und Sensoren abgefangen haben, nur die Gravitationswellen tragen einfach die Information nochmal von ganz woanders her, auch aus äh Regionen, die wir nicht sehen können oder die durch so viel anderes Licht äh verdeckt sind, ja, immer das Problem in die Milchstraße reinzuschauen, so viele Sterne, alles hell irgendwie, sehr, sehr, sehr schwierig, da äh, reinzufühlen und genau festzustellen, wie sich das eigentlich aus. Wir haben eine Vorstellung davon, wie unsere Galaxis aussieht, aber da wir sozusagen von innen reinschauen, es ist äh ist es eben sehr schwierig, also Gravitationsfällen sind einfach nochmal so ein ganz anderer Sensor, ein ganz anderes äh, ja, eine ganz andere Wahrnehmungsoption, die es ja so noch nicht gegeben hat. Was lässt sich denn jetzt so. Zu sehen oder was was ist zumindest im Bereich des des des Fühlbahn oder oder Denkbarn, welche äh Erkenntnisbereiche von der Gravitationswellen, Astronomie besonders profitieren können, wird es uns dabei äh, helfen die Größe des Universums genauer zu äh bestimmen, wissen wir mehr über äh dunkle Materie, wo kann das alles noch rein, fliegen. Hat es denn nach dem Urknall überhaupt solche Ereignisse geben können, wie wir sie jetzt messen? Also die schwarzen Löcher äh größeren Zusammenklubungen, die haben sich hal, ich das richtig sehe zu dem Zeitpunkt ja noch überhaupt gar nicht ausgebildet, sodass ihr dann auch gar nicht so aufeinander treffen konnten. Ja okay. Aber es wäre durchaus vorstellbar, dass wir irgendwann mal ein Ereignis haben, was soweit in der Zeit zurück, die also sofern von uns ist, dass wir dann wirklich nochmal ein Signal von vor, bevor das Universum durchsichtig war, äh, erhalten. Verstehe. Das heißt, jetzt befinden wir uns eigentlich so ein bisschen in so einer Babyphase. Wir haben jetzt die Detektortechnik soweit ausgebaut, dass man sagen kann, okay, wenn mal was richtig krasses passiert, so, die Gravitationswellen, die dabei anfallen, die kriegen wir jetzt irgendwie gemessen, aber damit äh nippen wir eigentlich gerade nur so ein bisschen den Schaum vom Bier und um den vollen Schluck nehmen zu können, würde man jetzt also technologisch soweit vorankommen, alles nochmal um äh ähm immer wieder um so einen zehner Faktor alles zu verfeinern. Würden wir dann so irgendwann, quasi so die Gravitationswellen der Gravitationswellen messen, also sozusagen so ein ein Gravitationswellenrauschen äh wahrnehmen können, an dem wir wie, quasi das Zittern des Universums abnehmen könnten. Aber es nochmal ganz andere Ereignisse sind als die, die wir jetzt im Fokus haben. Also zum Beispiel so ein Supernova TV, dass man also wirklich permanent alles äh irgendwas explodiert, einfach mitbekommen würde, weil man eben in der Lage ist, dass jetzt so fein zu mess. Ja super. Ich könnte noch äh tagelang weiter fragen, aber ich glaube, ich mache jetzt hier langsam mal einen äh Punkt und werde es weiter äh beobachten, was ich äh tut, Wann wird's denn zu diesem Einsteinteleskop voraussichtlich Entscheidungen geben, wo das ist und wann's das geben wird und überhaup. Das heißt, das goldene äh Zeitalter der Gravitationswellendetektion, das liegt noch äh vor uns, und zwar ungefähr so zehn bis fünfzehn äh Jahre und dann geht's äh unterirdisch und äh im All richtig zur Sache. Und äh der Standort Hannover wird auch weiterhin den technologischen Anschub geben. Dafür habe ich so den Eindruck, findet schon sehr viel hier stat. Super. Vielen Dank für die Ausführung zu äh der äh Technik von GO sechshundert und Gravitationswillen Detektion an sich. Da ist eine Menge äh zu holen. Ja und äh bedanke mich auch fürs Zuhören. Heute mal wieder eine schön lange Sendung äh geworden, so soll es sein, immer schön ausführlich. Weiter mit anderen Themen, wie sollte es auch anders sein und bis dahin sage ich.

Shownotes

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18 Gedanken zu „RZ088 GEO600

  1. Endlich wieder eine neue Folge des gepflegten Gespräches mit hohem Informationsgehalt.
    Danke dafür!
    & Spendenobolus dagelassen

  2. Herzlichen Dank für die interessante Sendung. Harald kann sehr gut erklären; die Sachverhalte ohne visuelle Hilfsmittel nachvollziehbar darzulegen ist bestimmt nicht trivial, hier aber bestens gelungen. Top Podcast, gerne wieder, 5/5 Sterne 😉

  3. Wenigstens taugt es zum einschlafen.

    Sowas zu verstehen ist hier echt Nebensache.

    Und nur demjenigen vorbehalten der genau das paar Jahre lang studiert und dann paar Jahre lang angewendet hat.. loooool

    Ein super freak.

    Aba danke.
    Wenigstens konnte ich einschlafen

  4. Power recycling Spiegel, da habe ich stop gedrückt. ABER ich freue mich schon jetzt auf den Tag da ich diese Folge einmal zu verstehen wag und zwar ganz einleuchtend, mit vollständig Taxonomischen Backfocus in jeder App. – Die Jungs können jedenfalls hören wenn der Hamster bohnert. – Ist doch schön zu fantasieren von Röntgenstrahlung um Galaxienclustern, alles halt noch ein paar Nummern diametraler als ne Biographie über Einsteins uneheliche Tochter. Totem & Tabubruch

  5. Was ist denn nun mit den Grawitationswellen, sind die echt oder ist die exakte Wissenschaft noch geteilter Ansicht über den Apparaturaufbau?

    Gravitationswellen sind für meine Philosophie das Ende des Begriff vom Nichts. Damals ein Synonym für Leere und schließlich den Weltraum als solchen ohne Materie. Jedenfalls ist es damit vorbei. Ein Riß geht durch den Raum, im Nichts wird über die Zeit verschoben, was keinen Rest und keine Wurzel in der Form hat.

    • Um das zu kommentieren müsste Dir noch eine Schicht um das Gehirn wachsen, denn in den Formen zeigt sich was die komplexen Messungen sind. Gedankliche Abstraktionen lebendiger Formeln, also Hybris der selbst beherrschenden Gedanken oder reine Wissenschaft, dialektischer Forschergeist. Es wäre mal an der Zeit für eine Sendung zur Bedeutung der Zwerge der Wissenschaft für den Baum der Erkenntnis, bzw. einer Taxonomie der Kosmologie.

  6. Danke für eine wunderbar langes Gespräch, in dem der begeisterte Experte bereitwillig jedes Detail dem wussbegierigem Laien aufdessen begierige Nachfragen hin in freundschaftlichem Ton und totaler Gelassenheit erklärt.
    Danke!

  7. Toller Podcast, tolle Fragen, tolle Antworten, ein ruhiges, entspanntes Gespräch bei dem man Tims Begeisterung merkt und nachvollziehen kann. Man fühlt quasi das gedacht “Krass” oder “whooaaat???” 😉

    Beide Sprecher haben eine sehr angenehme Sprechstimme und die Erklärungen von Harald sind sehr laienverständlich und man spürt das er über sein Projekt, vermutlich sein Lebenswerk spricht. Da scheint jemand seine Berufung sehr zu lieben.

    DANKE!

  8. Wie ich mich gefreut habe, als Harald Lück zum ersten Mal Novae gesagt hat…
    …mit kurzem „o“ und getrenntem „ae“.
    Da musste ich an meine Lateinlehrerin denken.
    Hört man leider viel zu selten.

    Auch sonst eine klasse lehrreiche Sendung!

  9. Joa, schließ‘ mich gerne an, super Folge. Als Laie versteht man zwar nur Bruchteile wirklich, aber das ist trotzdem, vor allem in dem Detail und der Länge, ein super Einblick was da für abgefahrene Ingenieuers- und Wissenschaftsleistungen abgeliefert werden. Spiegelkorrektur mit Heizung, Positionierung mit elektrischen Feldern, abgefahrener Mist, wirklich 🙂 Sobald meine Finanzen wieder stabiler sind kommt von mir auch ein Spendenobelix, versprochen. Schei*kohle hrmpf….

    • Würde gerne noch auf eine Produktion hinweisen, die mit vergleichbarem Format, Detailtiefe, Länge etc. mir’n ähnlicher Hörgenussfaktor war:
      http://alternativlos.org/36/
      Anderes Thema, Plasmaphysik/Kernfusion, und schon älter, aber sehr hörenswert imho.
      (und außerdem als Hinweis, dass die ollen Zausel da ooch mal wieder was machen könnten ;))

  10. Also meine Euphorie hält sich bei dieser Folge in Grenzen. Ich gebe auch offen zu, dass ich wohl ein Gravitationswellen-Banause bin. Ist wahrscheinlich Feinschmeckergeschmackssache. Trotzdem sind einige Details interessant. Zum Beispiel wie akribisch und mit viel Ausdauer und Aufwand Wissenschaft betrieben wird. Meinen Respekt dafür!

  11. Wenn mans genau nimmt, detektiert Ligo wie alle GWDn nicht die Verzehrung der gesuchten Expansion, sondern die Wirkung der unbekannten auf die 5% an-erkannter Materie. Ich bin mir nicht sicher ob die Expansion überhaupt je als Materie erscheint oder als etwas der Physik entgegen gesetztes.

  12. Die Geo600 ist mit Abstand die nerdigste Folge ever! Habe zwar immer wieder neidlos anerkennen müssen, dass ich gerade raus bin, aber hat umso mehr Spaß gemacht.
    Wie krass die Wissenschaft im Allgemeinen und die Gravitationswellen-Astronomie einfach ist!
    Vielen Dank lieber Tim!

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