Raumzeit
Der Podcast mit Tim Pritlove über Raumfahrt und andere kosmische Angelegenheiten
https://raumzeit-podcast.de


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.

https://raumzeit-podcast.de/2020/08/04/rz088-geo600/
Veröffentlicht am: 4. August 2020
Dauer: 2:38:57


Kapitel

  1. Intro 00:00:00.000
  2. Begrüßung 00:00:35.480
  3. Albert-Einstein-Institut 00:02:23.843
  4. Einstein und die Raumzeit 00:03:35.219
  5. Interferometrie 00:11:59.802
  6. Das neue Detekorprinzip 00:16:33.632
  7. Auf den Spuren der Gravitationswellen 00:20:52.977
  8. GEO600 00:27:43.748
  9. Erwartungen und Vorhersagen 00:36:14.397
  10. GEO600 Funktionsprinzip 00:41:07.364
  11. Mode Cleaning 00:46:37.989
  12. Aufweitung des Lasers 00:56:58.851
  13. Strahlteiler 00:59:32.008
  14. Spiegelaufhängung 01:01:42.044
  15. Vakuumisieren der Rohre 01:03:14.629
  16. Spiegel 01:10:21.858
  17. Monoltihische Aufhängung 01:15:57.697
  18. Der überflüssige Knick 01:28:02.967
  19. Optische Konfiguration 01:31:47.376
  20. Signal Recycling 01:46:12.262
  21. Power Recycling 01:50:17.256
  22. Thermisches Rauschen 01:51:19.810
  23. Output Mode Cleaner 01:54:27.278
  24. Gequetschtes Licht 01:57:10.892
  25. Detektion der Gravitationswellen 02:03:11.810
  26. Detektoren auf der Erde 02:08:53.022
  27. Künftige Detektortechnologie 02:15:24.199
  28. Chancen der Gravitationswellenastronomie 02:26:22.954
  29. Einstein-Teleskop 02:33:30.511
  30. Ausklang 02:36:17.633

Transkript

Tim Pritlove
0:00:35

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.

Harald Lück
0:02:20
Tim Pritlove
0:02:21
Harald Lück
0:02:30
Tim Pritlove
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Harald Lück
0:02:52
Tim Pritlove
0:02:53
Harald Lück
0:03:07
Tim Pritlove
0:03:33
Harald Lück
0:04:55

Das war eine rein mathematische Vorhersage. Ä, und es war auch so, dass ein Stein selbst da noch ein paar Mal hin und her gerissen war, ob denn das jetzt nicht doch arte Fakte seiner Rechnung waren, ob da irgendein Realitätsbezug dabei ist. Stellte sich dann auch aus, dass äh einige der Gravitationsfällen Sorten, die ja gewissermaßen vorhergesagt hat, auch tatsächlich Artefakte der Rechnung waren. Aber. Äh die die Theorie dahinter wurde dann von äh mehr und mehr Leuten untersucht und äh man kam zu der Überzeugung, dass das schon alles seine Richtigkeit hat, dass das Experimentell nachweisbar sein muss. Und die Experimentellen nachweise oder die Versuche von von experimentellen Nachweisen, haben schon vor relativ langer Zeit begonnen, man hat dann äh sich Gedanken darüber gemacht, was für Effekte hat denn so eine Gravitationswelle und wie kann man, die messen, wie kann man die experimentell nachweisen? Es gab dann, ähm schon in den äh in den fünf späten Fünfzigern, frühen Sechzigern, gab's schon die Vorschläge, Verfahren zu verwenden, ähnlich den, wie wir das heute machen. Ähm aber die Gravitationswellen, die experimentelle Gravitationswellen, Forschung fing dann eigentlich mit einem anderen Prinzip an. Nämlich äh mit Joe Webber, der ähm sich große. Massen genommen, hat also Aluminiumzylinder waren das in dem Fall. Und äh ein solcher Aluminiumzylinder ähm muss, wenn eine Gravitationsfälle. Diesen Zylinder passiert, wenn also die Raumzeit gedehnt und gestaucht wird, zu Schwingungen angeregt werden. Und das hat Weber versucht, nachzuweisen, er hat zu dem Zweck dann mehrere solche Apparate gebaut. Und ähm die Messung bei der ähm beider dieser Aluminiumzylinder hat da miteinander korreliert, hat dann festgestellt, äh dass es da Korrelationen gab und hat das als ähm eine experimentellen Nachweis von Gravitationsfällen auch in den Sechzigern, veröffentlicht.

Tim Pritlove
0:07:17
Harald Lück
0:08:08
Tim Pritlove
0:08:45
Harald Lück
0:08:48
Tim Pritlove
0:08:50
Harald Lück
0:08:52
Tim Pritlove
0:09:17
Harald Lück
0:09:21
Tim Pritlove
0:09:48
Harald Lück
0:09:58
Tim Pritlove
0:10:25
Harald Lück
0:10:30
Tim Pritlove
0:11:27
Harald Lück
0:11:31
Tim Pritlove
0:11:59
Harald Lück
0:12:38
Tim Pritlove
0:13:14
Harald Lück
0:13:15
Tim Pritlove
0:13:17
Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
0:13:53
Tim Pritlove
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Harald Lück
0:14:00
Tim Pritlove
0:14:05
Harald Lück
0:14:08
Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
0:16:07
Harald Lück
0:16:11
Tim Pritlove
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Harald Lück
0:16:40
Tim Pritlove
0:17:56
Harald Lück
0:18:00
Tim Pritlove
0:18:48
Harald Lück
0:19:14

Ja, man muss jetzt erstmal ähm sich überlegen, an welchem Zustand war in welchem Arbeitspunkt bin ich denn am empfindlichsten. Wenn ich jetzt sagen wir mal an dem Ausgang, der nicht zum Laser zurück äh geht, die Intensität messe, dann würde man eigentlich sagen, okay, wenn ich jetzt die Länge der beiden Arme relativ zueinander ändere, dann ändert sich die Intensität am Ausgang, das das geschieht sinusförmig. Und äh intuitiver wird man jetzt sagen, da wo der Sinus die steilste Steigung hat, also bei halber Helligkeit, da bin ich auch am empfindlichsten. Aber das aus technischen Gründen wisst man da nicht. Mit Regel schleifen, stellen wir die relative Armlänge so ein, dass sich an unserem Messausgang, die Lichtfelder nahezu aufheben. Also, dass wir äh sehr nah bei destruktiver Interfrent sind. Das hat hauptsächlich technische Gründe. Wenn wir an unserem Messausgang eine niedrige Intensität haben. Und wir in den Interverometerarmen wenig Lichtleistung verlieren, geht zwangsläufig das meiste zum Laser wieder zurück. Da können wir einen Trick anwenden und dieses Licht, was zum Laser zurückgeht, können wir dann äh nochmal in das Interverometer nochmal zum Strahlteiler Richtung Strahlteiler schicken und recyceln. Das Ganze nennen wir dann Power Recycling, weil wir die Laserleistung recyceln und können auf diese Weise die äh Leistung, die Lichtleistung im Interverometer stark überhö. Dass auch eine der Techniken, die damals in Garching ähm erfunden wurde, am dreißig Meter Prototypen ausprobiert und heutzutage in allen Teferometern angewandt wir.

Tim Pritlove
0:20:53
Harald Lück
0:21:32

Also erstmal von der Seite der Existenz der Gravitationswellen ähm war man durch die Analyse der Theorie überzeugt, dass es die geben muss, und das hat natürlich nochmal einen großen Push gegeben ähm durch die Beobachtung, die Hals und Taylor mit äh ihrem Pulsar gemacht haben, wo man also zeigen konnte, durch eine Analyse der Umlauffrequenz in einem Doppelsternsystem, dass dieses System Energie verliert. Und dieser Energieverlust mit der erwarteten Abstrahlung der Gravitationsfällen exakt übereinstimmt, hat also ein System beobachtet, aus zwei kompakten Sternen, die einander umkreisten, einer von den beiden ist ein Pulsar, der gibt also immer elektromannetische Blitze, ab mit extrem konstanter Periode. So dass man äh diese Licht oder diese elektromagnetischen Blitze, die Radioblitze kann man als, als eine Uhr benutzen. So dass man die Umlaufperiode dieser beiden kompakten Sterne umeinander extrem genau bestimmen kann. Und man hat festgestellt, dass das Gesamtsystem Energie verliert, sich immer näher kommt und dadurch die Umlaufperiode kürzer wird. Das hat man, äh, das, das haben Hals und Taylor äh über einige Jahre beobachtet. Äh, sie haben, sie konnten dadurch auch auf die äh Parameter des Systems zurückschließen und aus dem Paraden, also wie zum Beispiel die Massen und äh die Entfernungen. Und konnten daraus ausrechnen, wie viel Energie dieses System in Gravitationswellen abstrahlen müsste. Und stellte sich heraus, dass der Energieverlust des Systems durch äh Gravitationswellen exakt mit der Beobachtung übereinstimmte. Das hat man ähm also das äh haben die beiden veröffentlicht. Es äh gab auch einen Nobelpreis für den indirekten Nachweis von Gravitationswellen.

Tim Pritlove
0:23:32
Harald Lück
0:23:39
Tim Pritlove
0:23:56
Harald Lück
0:24:15
Tim Pritlove
0:24:17
Harald Lück
0:24:44
Tim Pritlove
0:25:01
Harald Lück
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Tim Pritlove
0:25:06
Harald Lück
0:25:08

Genau, genau. Also und man kennt mittlerweile relativ viele solcher Systeme, ähm also auch in völlig unterschiedlichen Größen, ähm man kennt ähm auch ein äh sehr, sehr großes System, da habe ich die Zahlen jetzt nicht so ganz äh im Kopf, das ist ein System, das besteht aus zwei Supermassiven, schwarzen Löchern, das Schwerere von den beiden hat einige zehn Milliarden, also auch im Vergleich zu dem, was wir im Zentrum unserer Milchstraße haben, ein Kollas. Und das Leichtere, wenn ich mich nicht irre, hat einige hundert äh Millionen Sonnenmassen und umkreist, die das äh schwerere in der Mitte. Das Schwere in der Mitte hat eine Aggressionsscheibe, ähm um sich herum, also eine Scheibe von äh Material, sagen wir mal. Und jedes Mal, wenn das leichtere äh, schwarze Loch da durchfliegt, dann gibt es einen elektromagnetischen Blitz, das kann man dann äh beobachten. Dieses System wird nun schon seit etwa hundertdreißig Jahren beobachtet. Denkt man natürlich, ne, nur hundertdreißig Jahre, wie geht das den, da hat man alte Fotografien ausgewertet, von denen ist zum Glück genug gab und man konnte feststellen, dass auch bei diesem System. Periodendauer des Durchlaufs des leichten, schwarzen Lochs durch die Aggressionsscheibe des größeren schwarzen Lochs abnimm. Und äh über, die äh über die Parameter, der äh dieses Systems kann man auch ausrechnen, was da für Gravitationswellen abgestrahlt werden müssen und auch bei diesem System stimmt das, haargenau mit der, Vorhersage mit der Berechnung überein. Also das gibt es nicht nur ähm. Im Vergleich dazu möchte man sagen, im kleinen Bereich, äh, der schwarzen Löcher mit einigen Sonnenmassen, sondern eben auch in dem super massiven Bereich. Selbst da hat man Experimentelle, evidenz dafür, dass das alles stimmt.

Tim Pritlove
0:27:09
Harald Lück
0:28:25

Der eigentliche Plan war noch eine Nummer größer. Äh nachdem in Garching viele der ähm verbesserung äh Techniken entwickelt wurden und das abzusehen war, dass das alles in die richtige Richtung geht und dass auch Empfindlichkeiten, erreicht werden können, äh von denen man annahm, dass man damit Gravitationswellen sehen können wird. War denn war der, die nächste Idee, jetzt bauen wir mal einen richtig großen Orgitationsdetektor. Und äh eine der Ideen war zum Beispiel. Unterirdisch ein Gravitationswellendetektor in Dreiecksform zu bauen, Geo nämlich, den Geodetektor, das sollte im Harz äh im Rammelsberg passieren und war auch schon relativ weit von der Planung her fortgeschritten, aber die Finanzierung scheiterte dann. Manche sagen, das war 'ne Folge der Wiedervereinigung, der finanziellen Kosten der Wiedervereinigung, andere sagen, nee, das hat damit auch nichts zu tun, ohne dass wer hätte das auch nicht geklappt, ähm wie auch immer. Es war ein äh Projekt, was. Ähm die, was letztendlich von der Garchinger Truppe äh getriggert wurde, in Zusammenarbeit mit den Glasgower Kollegen. In Glasgow in Schottland, ähm gab es zu der Zeit äh auch schon eine Gruppe, die hatten einen ja ebenfalls ein in der Pharometer im Proteintyp in Tafarometer aufgebaut und die Garchinger Gruppe arbeitete sehr eng mit denen zusammen. Die hatten auch in den Achtzigern. Genauer Datum weiß ich jetzt nicht mehr. Ähm einen äh berühmten hundert Stunden Run äh zusammen gemacht. Das heißt, die hatten gemeinsam einhundert Stunden lang Daten aufgenommen und die dann auch auf untersuch.

Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
0:34:48
Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
0:37:30
Harald Lück
0:37:57

Also bei einem Doppelsternsystem, sagen wir mal aus zwei Neutronenstern oder aus zwei schwarzen Löchern, es ist einfach, sich die Stärke des Signals auszurechnen, wenn man alles kennt, wenn man die Entfernung kennt, wenn man die Massen kennt. Was man allerdings nicht wusste, was man bisher äh immer noch nicht sehr gut weiß, ist, wie viele davon gibt es denn in welcher Entfernung? Wie viele? Neutronen, Sternen, Paare, gibt es in unserer Milchstraße, ähm wie häufig werden die miteinander verschmelzen, Da gibt's Abschätzungen, das ist etwa alle hundert Jahre. Pro Milchstraßen, Equivalent der Fall ist. Äh in der Milchstraße würde GO sechshundert sowas auch sehen können. Ähm aber außerhalb nicht. Bei Super Nove ist das deutlich schwieriger. So eine super Nova ist ja ein äh wenn wenn ein äh massiver Stern das Ende seines Lebens erreicht und der äh, der der Brennprozess dann aufhört und der Kern kollabiert. Ähm, werden sehr, sehr viele neue Trainers freigesetzt, die dann praktisch die ganze Hülle wegblasen. Das ist ein höllisch komplizierter Prozess. Die Simulation, die dafür durchgeführt werden müssen, um die Gravitationswellen, Signale, vorherzusagen, sind sehr, sehr aufwendig und sehr komplex und hängen, auch von unbekannten Parametern ab. Das heißt, da haben sich im Laufe der Zeit, ähm, in der die Simulation besser wurden, auch die Vorhersagen stark geändert, und auch jetzt noch sind die äh vorhersagen nicht sehr die Stimmen noch nicht sehr gut überein. Das hängt ein bisschen davon ab, welche, welche Prozesse man mitnimmt, ähm von welchem man annimmt, dass sie dominieren, Also von super Nova, äh Gravitationsfällen, sie, man weiß immer noch nicht genau, wie die Gravitationswellen, Signatur, einer super Nova Explosion aussehen wird. Was ist natürlich umso interessanter, macht sie mal zu beobachten.

Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Ja, das ist richtig. Also, äh, wenn man ins Detail guckt, dann stellt man hier an vielen Enten und Ecken fest, äh, dann sieht man die Finanzschwierigkeiten an vielen Ecken und Enden, also auch der, du sagtest unprätentiöse Bau ist natürlich 'ne Folge der Finanzierung, wir mussten schon sehr drauf achten, dass wir alles so mäßig wie nur irgend möglich bauen und trotzdem, da, wo es wirklich drauf ankommt, dann das die beste Technologie einbauen, die möglich ist. Die Gebäude. Dann braucht man einfach nur eine Hülle drum rum, die einen vor dem Wetter schützt. Äh deswegen äh sind das eben Container äh artige Strukturen, ein bisschen in die Erde eingelassen, damit äh der Wind ein bisschen weniger dran rüttelt, damit wir von den Umwelteinflüssen ein kleines bisschen geschützt sind, aber auch die, die Gräben hier in den die Vakuumrohre für die Leserstrahlen, also die die arme langlaufen, hast du ja auch gesehen, dass es mit Spundwänden gerammt und mit Wellblech abgedeckt, also auch alles so zu so niedrigen Kosten wie möglich. Und auch diese vierundneunzig Komma drei fünf Grad, die der Winkel, ist, ähm, der ist auch eine Folge der Finanzierung, Es gibt hier zwei Feldwege, die eben zufällig diesen Winkel zueinander haben und die Empfindlichkeit weicht von einem Gravitationswellendetektor ist bei neunzig Grad, maximal, aber weich dann nur sehr, sehr, langsam davon ab. Und so müssen wir eben für den Nordabend hier weniger Miete bezahlen. Das ist der einzige Grund dafür, dass es vierundneunzig Komma drei fünf Grad sind.

Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Ja, wir verwenden für die äh, für die Vakuumsysteme der Gravitationswellen, Edelstahl, ähm, der ähm sich mit ähm, der bietet gute Voraussetzungen, um ein ultrahoch Vakuum zu schaffen. Im Fall von Geo sechshundert sind wir da auch einen speziellen Weg gegangen, wir wollten eine hochqualitative Edelstahlsorte, die sich durch eine geringe Ausgasung von äh Gasen ähm speziell Wasserstoff, auszeichnet, äh die gut formbar ist, Widerstandsfähig gegen die widrigen Umstände in unseren Gräben, wo wir das Vakuumrohr entlang gelegt haben ist, Und äh wir haben uns da für ein sehr ähm Korrosionsfesten Edelstahl entschieden, der ist äh entsprechend teuer und so haben wir bei Geo sechshundert, das Vakuumor sehr dünnwandig gemacht, dass äh Vakuum, Rohr selbst, hat nur eine Dicke von null Komma acht Millimetern, wenn ich da einfach ein äh Rohr mit sechshundert Millimeter Durchmesser nehmen würde, so dünnwandig und das evakuiere, dann würde der äußere Luftdruck das einfach zusammen quetschen. Deswegen äh haben wir das in Längsrichtung gewählt. Das heißt äh, es ist jetzt ein Wellrohr. Mit einer Wand äh dicke unter einem Millimeter, aber dadurch die Wellung sehr stabil äh gegen den Luftdruck. Also man kann, man kann auch durchaus äh, auf das Rohr draufklettern, falls das nötig ist, das ist äh ist außerordentlich stabil. Die Folge davon ist, dass wir ein kostengünstiges äh Vakuumrohr, herstellen konnten, was es uns dann ja auch erlaubt hat, um von dreihundert Metern auf sechshundert Meter, die äh maximale Größe auf diesem Gelände zu gehen, was die Länge von Geo sechshundert angeht und das hat sich äh auch als sehr langlebig herausgestellt.

Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Man nimmt als Spiegelmaterial, nimmt man Quarzglas, hoch eines Quarzglas, was äh besonders für die Transmittierten Optiken wichtig ist, also in Strahlteile im G sechshundert Fall. Hoch deswegen, weil man dort möglichst wenig absorbieren möchte. Man möchte möglichst wenig von dem Licht verlieren, die müssen auch von der Homogenität her muss das Glas äh sehr ausgezeichnet sein, da dürfen keine Einschlüsse, davon keine Bläschen drin sein, weil sonst wieder zu viel leserlich gestreut würde, in verschiedenste Richtungen, wo es dann zum Beispiel von Vakuumsystem wenden, wieder reflektiert werden könnte und dann stör. Das heißt, man braucht ein Material, was sehr wenig Licht absorbiert, was sehr homogen ist. Dann muss man dafür sorgen, dass die Spiegeloberfläche sehr, sehr präzise poliert wir. Damit die reflektierte Wellenfront des Lasers die gewünschte Form hat, sage ich mal. Also zum einen, in beiden Armen exakt das Gleiche, aber da wir das Laserlicht äh nochmal wieder verwenden, da wir recycling Techniken äh muss die Krümmung der Spiegel äh, exakt passen. Der Laserstrahl muss genau in sich zurückreflektiert werden. Wenn man jetzt also so ein super polierter Quarzglas Oberfläche hat, dann reflektiert die natürlich noch nicht sehr viel. Typisches Glas, jede Glasoberfläche reflektiert etwa, vier Prozent, äh, unter senkrechtem Einfall. Das nutzt uns natürlich nichts, wir brauchen hochreflektierende Spiegel, unsere Endspiegel zum Beispiel haben eine transmission von etwa acht PPM acht äh acht Paar Million. Und dazu werden die Quarzglas Oberflächen beschichtet mit die elektrischen Schichten, das ist immer abwechselnd, Silitium, Dioxid, Tantal Pentoxid, wieder Silizon, Tantal Pentoxid, die haben leicht unterschiedliche Brechungsindizes und wenn man das dann richtig macht, dann kann man dadurch, dass die Teilreflektion, an all diesen Übergängen sich äh korrekt addieren, kann man extrem hohe Reflektivitäten sehr nah von eins eben mit Transmissionen, von wenigen PPM erreichen.

Tim Pritlove
1:15:13
Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
1:21:20
Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
1:22:00
Harald Lück
1:22:02

Temperatur ist Bewegung ähm und das, das kann man besser verstehen, wenn man sich einen umgekehrten Prozess anguckt, wenn ich einen Pendel habe und ich rege das an, eine Schaukel zum Beispiel, oder wieder unser Jojo. Und ich rege das an. Und lasse das Pendeln, dann wird die Amplitude immer geringer und geringer werden. Und ein Teil des Verlustmechanismuses steckt in der Aufhängung. Das äh sei der Draht, die Faser, mit der ich das aufhänge, biegt sich beim Schwingen natürlich ein bisschen. In der Biegung geht Energie verloren. Das heißt, ich habe da einen Mechanismus, der makroskopische Bewegung umwandelt in thermischer Energie, in Wärme. Und das ist keine Einbahnstraße, es geht nicht nur in die eine Richtung, das geht auch in die andere Richtung. Ich habe also einen Kopplungsmechanismus der Wärme an Bewegung, an Makroskopische Bewegung koppel. Das hat zur Folge, wenn ich einen solchen Verlustmechanismus habe, also Stichwort ist da äh Fluktuationsdisziplinstheore, Äh wenn ich einen solchen Mechanismus habe, dann sorgt mir das dafür, dass die Temperatur mir Makroskopische Bewegung erzeugt. Das heißt, ich muss diese Koppelung möglichst klein machen, Ich könnte natürlich das Ganze runterkühlen, sodass der thermische Impuls, das die thermische Energie niedrig ist. Das ist sehr, sehr aufwendig, ich kann aber auch dafür sorgen, dass die Kopplung sehr niedrig ist. Und das machen wir durch die Glasfaser. Die oberen Stufen hängen wir alle an Edelstahldrähten auf, an Klaviert Seiten sozusagen. Die haben schon eine relativ hohe Güte, aber bei weitem nicht gut genug. Und die unterste Stufe wird dann an Quarzglasfasern aufgehäng.

Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Nee, es wird die Phase modelliert. Ja, die Phase des reinkommenden Laserlichts und das hat den gleichen Effekt ähm mit diesen leicht unterschiedlichen Armlängen, hat das den gleichen Effekt, als wenn man die Armlänge ein bisschen modellieren würde. Und dann kann man ein Vorzeichen. Auch wenn man exakt auf dunkel sitzen würde und es kommt jetzt eine Gravitationswelle und weicht in die eine Richtung ein bisschen ab. Äh dann könnte man auch die Vorzeicheninformation rauskriegen. Das hat man auch eine Zeit lang so gemacht. Wir haben auch Geo eine Zeit lang äh so betrieben. Ähm das hat aber auch wieder, rausch-, technischen Nachteil, man erzeugt sich damit ein klein bisschen zusätzliches Rauschen, was man vermeiden kann. Wenn wir stattdessen jetzt nicht ganz bei völliger Auslöschung, also nicht ganz im Minimum sitzen, sondern ein kleines bisschen daneben. Das heißt, wir weichen jetzt ein kleines bisschen von gleichen Armlängen ab. Und jetzt macht die Gravitationswelle den einen Arm, sagen wir mal, ein bisschen länger, dann würde es heller werden oder sie macht den selben Arm kürzer, dann wird es ein bisschen dunkler werden, da habe ich meine Vorzeicheninformation. Nun denkt man zunächst, dass, äh, wenn man nah am Minimum sitzt, wo ja die Steigung der Kurve flach ist, dass man da auch entsprechend wenig empfindlich ist, weil das Signal natürlich flach ist. Also wenn die Gravitationswelle meine relative Armlänge ändert, dann ändert sich die aufgrund der Flachheit dieser Kurve im Minimum, dann ändert sich die Intensität auf meiner Fotodiode wenig. Das heißt, man würde sagen, dann geht auch ein bisschen zu äh größeren Abweichungen, wo die Kurve steiler wird. Dann kriege ich auch mehr Signal, aber dann kriege ich auch mehr Rauschen, Und das ist eine weitere äh Klasse von Rauschen, die wir noch gar nicht angesprochen haben. Äh das Licht selbst rauscht auch. Das heißt, wenn ich einen Laserstrahl nehme und diesen Laserstrahl so gut stabilisiere, wie es nur irgend geht, dann rauscht das trotzdem noch.

Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Eigentlich in der Nähe des Minimums ist es egal. Nun stellt sich natürlich noch die Frage, warum wollen wir denn überhaupt das Minimum sein? Äh wir könnten ja auch zum Beispiel auf der Hälfte messen. Aber wenn wir ihn zum Interverometer mit äh wie das jetzt bei GEO sechshundert, der Fall ist, mit sagen wir mal einigen Watt äh Lichtleistungen reingehen. Müssten wir dann entsprechend auch einige Watt oder Hälfte von ihnen einigen. Am Ausgang detektieren, das ist technisch schwierig. Man kann äh niedrigere Leistungen äh einige Milliarden kann man sehr, sehr viel leichter, detektieren, Schrotrausch begrenzt detektieren. Zum anderen ist es so. Wir haben, er hat ja gesagt, wir haben da den Strahltaler, teilt das äh auf und dann haben wir da hinten irgendwie die Spiegel, die sind so toll beschichtet, da geht auch kein Licht verloren, das kommt jetzt alles zurück, und jetzt stellen wir die relativen Phasen so ein, dass es sich zu unserem Ausgang praktisch weginterferiert. Da muss das ja irgendwo bleiben. Und das geht zum zweiten Ausgang des Strahlteilers. Sprich, zurück in Richtung Gläser. Das ist äh im Prinzip äh unerwünscht, ich hab mir jetzt viel Mühe gegeben, das ganze Leserlicht da zu erzeugen, das ist natürlich auf der einen Seite eine Verschwendung und auf der anderen Seite mag der Leser das auch nicht so gerne. Dieses Licht kann man aber noch wieder verwenden. Man kann da einen Spiegel reinstellen. Den sogenannten Power Recyclingspiegel. Und der Name sagt auch schon, was da passiert. Ich nehme jetzt dieses Licht, was in Richtung Gläser zurückgehen will und schicke das einfach wieder ins Intervermeter rein. Das Interverometer selbst Strahlteile plus Spiegel wirkt jetzt wie ein Spiegel in Richtung Gläser. Und was ich mir jetzt aufgebaut habe, ist ein optischer Resonator aus dem Power Recyclingspiegel und dem Interverometer. Und da drin, so ähnlich wie wir das vorhin bei den Modengliedern gesagt haben, kann sich die Lichtleistung wieder aufschaukeln. Das heißt, obwohl ich jetzt nur, äh, sagen wir mal, fünf Watt ins Interverometer reinschicke, habe ich im Interverometer eine viel höhere Lichtleistung. Bei GO sechshundert machen wir das so, der Power Recyclingspiegel hat eine Transmission von äh einem Tausendstel, einem Promi, so dass wir mit diesem Trick die Leistung im Interverometer um den Faktor tausend überhöhen. Obwohl wir also nur fünf Watt reinschicken, haben wir im Interverwometer fünf Kilowatt umlaufen. Und das geht natürlich nur, wenn ich am Ausgang wenig Licht verliere, Das heißt, da haben wir mal Glück gehabt, eine Win-win-Situation. Wir können es leicht detektieren, die Empfindlichkeit äh wird nicht schlechter, wegen der Schrotrauschen, zwei, weil das, äh, zumindest in der Nähe des Minimums, unabhängig ist. Und ich kann die Laserleistung ähm Resonant überhöhen und habe damit natürlich ein entsprechend größeres Signal.

Tim Pritlove
1:43:11
Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
1:48:15
Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
1:50:11
Harald Lück
1:50:14

Es wird bald, dadurch nochmal verbessert. Einen weiteren optischen Trick, den wir bei Geo nicht eingebaut haben, der aber in den anderen Detektoren eingebaut ist, ist nochmal wieder ein Objektcharesenator, und zwar diesmal in jedem Arm einer, Äh der Trick ist wieder ganz genau der gleiche. Ich schicke Licht in den optischen Resonator und auf der Resonanz wird die Leistung im optischen Resonator überhöh. Damit eben auch entsprechend ein größeres Signal von einer Gravitationswelle erzeugt. Das heißt, die Advanced, äh, Detektoren erfahren und äh demnächst auch Advanced Wirgo, haben. Äh wir nennen das Fabrik Peru Resonatoren, weil es liegen ja Haare, optische Resenatoren sind, äh die die heißen äh Fabrik Peroresenatoren, Es sind also Detektoren äh mit Fabrik Peru Resonatoren in den Armen und Duell Recycling. Das heißt sowohl Power als auch Signal Recycling. Das ist das ist also die ganze optische Konfiguration. Der erste Ausbau von Leigo und Wirgo hatte das nicht. Ähm hatte das Single-Recycling nicht, weil. Gesamtsystem zu komplex war. Man hatte noch keine Regelsignale. Man hatte keine Möglichkeiten, äh sich Signale zu erzeugen, mit dem man das Ganze steuern kann, und äh so sind wir dann unterschiedliche Wege gegangen. Leigo und Wirgo hatten diese Armresenatoren, aber kein Signal Recycling. Und äh wir haben gesagt, okay, äh wir haben schon Erfahrung mit Single Recycling aus Garching. Wir verfolgen dann diesen Aspekt, äh, Power und Single Recycling, das ist, weil es uns aber auch zu kompliziert ist, lassen wir die Resenatoren in den Armen we.

Tim Pritlove
1:52:03
Harald Lück
1:52:21

Da muss man ein bisschen weiter ins Detail gucken, also letztendlich das, was an der Stelle der höchsten Empfindlichkeit passiert, ist natürlich am allerwichtigsten, wenn ich ähm armen Resonatoren habe, dann sind das diese Armresenatoren und jede Störung in den Armresenatoren wirkt sich mit der Überhöhung des Feldes darin entsprechend auf den Ausgang aus, Das heißt, alles, was äh in in äh Leigo und Wirgo außerhalb dieser Resonatoren der Armresenatorin ist, ist schon mal um Faktor, von sagen wir mal hundert äh geringer. Wirkt sich geringer aus. Bei Geo ist es jetzt so, dass diese Faltung äh oder die Nichteffizienz dieser Faltung ist ein bisschen das Zusammenspiel unglücklicher äh Umstände, das kommt eben, wie du schon gesagt hast, äh, zum einen, daher, dass ich die die, dass ich die Beiträge alle aufsummieren muss, jetzt ist es eben äh zweimal der Fernespiegel, einmal der Narre, Am Fernspiegel ist es dummerweise auch noch alles äh das heißt äh ich nehme exakt die gleichen Rauschbeiträge doppelt. Das heißt, der zählt doppelt. Ich musste nicht nur Quadratisch antieren. Dann äh kommt noch eine Komplikation dazu, die wir auch lange Zeit nicht auf dem Schirm hatten, Auf den Fernen spiegel treffen jetzt ja zwei Strahlen. Zum einen der vom Strahlteiler rausgehende, trifft den Fernspiel, dann geht er zum Nahenspiegel und dann kommt der Strahl wieder zurück und trifft nochmal auf den Fernspiegel, Das heißt, da treffen sich jetzt zwei Strahlen unter einem Winkel. Die verursachen einen Streifenmuster auf diesem Spiegel und dieses Streifenmuster erhöht nochmal den Beitrag des thermischen Rauschens. Da geht es ein bisschen zu weit ins Detail, aber das sind also das, dass wir bei GO sechshundert, durch die Faltung nichts gewonnen haben, ist so ein bisschen das Zusammenspiel, unglücklicher Umstände, generell ist es schon so, dass die Resenatoren, die Empfindlichkeit erhöhen. Und jetzt haben wir also die gesamte Konfiguration vom Kern Interverometer von zum Beispiel Advanced Libo haben wir jetzt ganz abgehandelt und jetzt kommt der Strahl da also raus. Und jetzt könnte ich ihn auf die Fotodiode schicken. Jetzt könnte ich ihn also auf den Fotodetektor, mit dem ich dann die Helligkeitsänderungen mir angucke, die von einer Gravitationswelle verursacht werden. Nun ist es aber so, wir hatten ja vorhin gesagt, die Spiegel müssen außerordentlich gut poliert sein, damit die zurückkommenden Strahlen sich perfekt äh auslöschen können oder in unserem Fall jetzt, wo wir gar nicht perfekter Auswärtsspiel wollen, einen schönen, runden, Gausstrahl, schönen, runden Laserstrahl, mit, sagen wir mal, fünf Millimeter machen. Nur sind die Spiegel aber nicht perfe, die sind schon sehr, sehr gut. Die Abweichung, also damit die Strahlen immer wieder in sich selbst zurückreflektiert werden, sind die Concards, die haben eine Kugelform und die Abweichung von dieser Kugelform sind im Subnanometerbereich, etwa null Komma drei, null Komma fünf Nanometer Abweichung von der Kugelform. Das ist schon sehr, sehr gut. Aber noch nicht gut genug. Die beiden zurückkommenden Strahlen. Adieren oder löschen sich nicht zu einem schönen, sauberen, gaußförmigen, runden Laserstrahl aus. Da sind, äh, wie wir das nennen, noch höhere Moden dabei, also noch so ein, so ein bisschen Kartoffelacker, äh, kommt da raus. Äh das. Dieses Licht, was uns keine Information gibt, was kein äh keine Änderung auf die Gravitationswelle, kann keine. Einseitige Änderung auf die Kombinationswelle hat. Hat natürlich auch Rauschen. Das heißt, der Effekt ist, es trägt zwar vernachlässigbar zum Signal bei, aber es regnen, es wäre zum Rauschen bei. Das gefällt uns natürlich nicht. Das heißt, wir wollen dieses Licht rausfiltern. Also haben wir am Ausgang nochmal einen optischen Resonator wieder ein Filter. Den nennen wir diesmal den Output Mode Cleaner, also so wie wir den Modenkliena am Eingang hatten, haben wir am Ausgang jetzt auch ein. Und filtern dieses Ganze nicht äh Rund, Gausförmige, Licht äh filtern wir we.

Tim Pritlove
1:56:52
Harald Lück
1:56:53

Es wird alles wieder äh rausgefiltert und reflektiert. Und das, was durch dieses Filter, durch diesen Output Model hat dann noch durchkommt, das geht jetzt auf eine Fototiode, und da wird dann tatsächlich die Kombinationsfelder gemessen. Jetzt müssen wir also am Ende angekommen, und einen Trick, der jetzt in jüngster Zeit auch äh nach Vorarbeiten von äh uns hier bei Geo sechshundert, äh der jetzt überall eingebaut ist. Ich hatte ja vorhin erwähnt, dass Schrotrauschen. Also die die Nullpunktfluktuation des äh dunklen, elektromagnetischen Zustands, das Vakuumrauschens, was überall ist, was auch zum Ausgang reingeht. Also draußen ist ja dunkel, scheint ja kein Licht rein, aber trotzdem diese diese Vakuumfluktation, die Fluktuation, das elektromagnetischen Feldes gehen da rein, werden vom Interferometer reflektiert. Weil das in der Richtung sowie der Laserstrahl wieder zum Laser zurückreflektiert wurde vom Intervermeter, wir werden die Felder, die ich zum Ausgang reinschicke, auch vom Interviewmeter wieder reflektiert und überlagern sich dann auf der Fotodiode. Also dies Vakuumrauschen, was am Interpharometer reflektiert wird, das sorgt mir äh letztendlich für das äh Schrotrauschen auf der Fotodiode. Da kann ich mal was gegen tun. Ich kann das modifizieren. Das nennt man dann äh gequetschte Zustände oder. Das heißt, äh ich erzeuge mir, einen Zustand, in dem das Rauschen ähm in der Phase zum Beispiel ein bisschen verringert ist, auf Kosten der Amplituten des Amplitudenrauschens. Damit kann ich mir dieses Schrotrauschen nochmal ein bisschen reduzieren. Das ist eine Technik, die schon in den Neunzigern vorgeschlagen wurde, die dann relativ lange gebraucht hat, um erstmal entwickelt zu werden von den von der Technik, von der technischen Seite her, wurden auch äh viele Vorarbeiten in Hannover geleistet. Wir haben, diese Technik des gequetschten Lichtes jetzt seit zweitausendzehn hier in bei GO sechshundert am Start zweitausendzehn haben wir ein, hier eingebaut und haben jetzt äh im äh letzten Jahr ähm eine Verbesserung der Empfindlichkeit, um Fantor zwei Dampf erreich.

Tim Pritlove
1:59:32
Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
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Harald Lück
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Tim Pritlove
2:08:53
Harald Lück
2:09:22

Kargra hat jetzt gerade zusammen mit Geo sechshundert, noch so in einem Nachschwinger von äh dem letzten Observation Run. Also wir haben ähm wir haben jetzt drei sogenannte Obsuvation Runs absolviert, das fing zweitausendfünfzehn an mit dem Nummer eins, wo wir auch gleich zu Beginn die Detektion hatten. In gegen Ende des zweiten Opsovation Runs ist dann mit eingestiegen, und es war geplant, jetzt am Ende des dritten Observation Runs, das Cargra mit einsteigt. Kargra ist ein japanischer Detektor, L-förmig, drei Kilometer Armlänge, unterirdisch gebaut, also in einem Berg sozusagen. Geplant mit äh gekühlten, tiefgekühlten Safirspiegeln zu laufen. Ähm bisher ähm sind die Spiegel allerdings noch bei Zimmertemperatur, und es war geplant, dass Cargra jetzt am Ende von dem Obsova Nummer drei noch mit einsteigt. Dazu hat man sich geeinigt, dass das passieren soll, wenn eine bestimmte Empfindlichkeitsschwelle überschritten wird. Die Empfindlichkeitsschwelle lag in etwa bei der Empfindlichkeit von Geo sechshundert. Und die Japaner waren auch auf einem guten Weg, aber Korona kam dazwischen. Und äh der Nummer drei wurde dann, vorzeitig abgebrochen, sodass die Japaner erstmal keine Gelegenheit hatten damit teilzunehmen, sodass Geo sechshundert, was, durch Corona durch, weiter sechshundert ist sehr hochgradig automatisiert, wir können das eigentlich von überall, sprich auch von zu Hause aus bedienen und betreiben, so dass wir, trotz Corona Krise dann mit dem Japanern zusammen noch einen kurzen Datenlauf machen konnten.

Tim Pritlove
2:11:15
Harald Lück
2:11:31

Wenn die Gravitationswelle kommt, ist sie im Prinzip überall messbar, das hängt natürlich auch ein bisschen von der relativen Ausrichtung, der Gravitationswellen, Detektoren zur Welle a. Und auf einer Kugeloberfläche wie der Erde ist es natürlich nicht möglich, dass alle die gleiche Orientierung haben. Das heißt, zwangsläufig haben die Detektoren zueinander eine unterschiedliche Ausrichtung. Was dann selbst bei identischer Empfindlichkeit der Messinstrumente selbst zu unterschiedlich starken Signalen führen würde. Das muss nicht ein Nachteil, muss nicht nur ein Nachteil sein. Ähm es war, im Gegenteil, sogar so, dass ähm bei dem neutronen Stern Merchor siebzehn null acht siebzehn ähm, Tatsache, dass in Wirgo ein sehr, sehr geringes Signal nur detektiert wurde, obwohl ähm Wirgo von der Empfindlichkeit her gut genug war. Die das Pointing, also die Richtung, aus der das Signal gekommen sein muss. Sehr stark verbessern konnte. Einfach, weil man gesagt hat, wir hat äh das Signal nur sehr, sehr schwach gesehen. Das heißt, es muss aus dem toten Winkel äh des Detektors gekommen sein, wenn die Gravitationsfälle praktisch unter fünfundvierzig Grad in diesen Öffnungswinkel äh einfällt, dann macht sie in beiden Armen den gleichen Effekt, und den dann hat man also kein Differenziellen Effekt, wir messen aber nur differenzielle Effekte, dementsprechend ist das Instrument für die Richtung unempfindlich. Wenn wir also wissen, wir hätten ein Signal sehen, müssen, weil die Empfindlichkeit eben gut genug war zu dem Zeitpunkt. Wir sehen aber keins, kann man daraus rückfolgern, äh dass es aus der Richtung gekommen sein muss. Was ich dann auch äh später bestätigt.

Tim Pritlove
2:13:25
Harald Lück
2:13:46
Tim Pritlove
2:14:45
Harald Lück
2:14:55
Tim Pritlove
2:15:01
Harald Lück
2:16:25

Erstmal ist das natürlich noch ein bisschen hin, äh bis Lisa fliegen wird und messen wird. Äh bis dahin wird sich die Technik auf der Erde ja auch noch weiterentwickeln, der nächste Schritt, der Nächste, Detektor, der auf der Erde ähm jetzt schon konkret in Planung ist, ist äh Leigo India, ähm die es gab ja mal drei Leinge Detektoren ein im Vakuumsystem in Luis Jana und zwei in äh in Washington in Handford. Ähm da gab's einen zwei Kilometer und einen vier Kilometer Detektor und für die äh nächste Generation, die zweite nämlich, die jetzige, wurde entschieden, dass der zwei Kilometer Detektor dort nicht wieder eingebaut wird, sondern, dass stattdessen mit der Leigo Hardware ein dritter Detektor anderswo aufgebaut wird. Zunächst war Australien im Gespräch, da gab es aber Finanzierungsschwierigkeiten. Und jetzt wird das Ganze in Indien gebaut. Es gibt da eine Zeit, da fangen die Bauarbeiten jetzt gerade an, Da wird also ein Dritter, Advanced, Ligo Detector aufgebaut werden. Das wird erstmal der nächste Schritt im in diesem Netzwerk, dann ähm nähern wir uns äh schon so den äh dreißiger Jahren und wir erwarten nicht, dass die Infrastrukturen der jetzigen Instrumente langlebig genug sind, um da noch ordentlich Perspektive zu geben. Das heißt, wir denken jetzt auch über die nächste Generation der Erdgebunden der Gravitationswelle. Detektoren nach, da sind dann die Stichworte in Europa, das Einsteinteeliskop und äh Cosmic Explorer. Also das das wäre erstmal der. Pfad, wie wir mit der Erdgebundenen äh Gravitationswellen, Astronomie weitermachen, ähm mit den gleichen, Frequenzbereichen, also wieder der Akustikbereich, das fällt ja die jetzige Empfindlichkeit der äh Gravitationswellen Detektoren, fällt ja mit dem Hörvermögen, dass Menschen äh sehr gut überein. Und da wird auch die Zukunft weiterhin gehen. Wir versuchen das dann noch ein bisschen auszuweiten mit dem Einsteinteleskop äh zum Beispiel zu niedrigeren Frequenzen bis zu zwei, drei Herz runter, aber der Frequenzbereich der erdgebundenen bleibt im Wesentlichen darauf eingeschrän. Sehr viel weiter runter kann man da auch nicht gehen, weil einfach die Störquellen gegen die wir nichts machen können auf der Erde zu stark vertreten sind. Da bewegt sich zu viel, und irgendwann ist man auch mit der Pendelaufhängung über die wir vorhin geredet hatten, limitiert, da kann man noch so gut filtern, die gravitative Wechselwirkung. Also wenn ich, wenn ich auf der, wenn ich in der Nähe des Spiegels eine Masse bewege, dann zieht diese Masse den Spiegel natürlich an. Und äh das passiert ständig. Die Erdoberfläche bewegt sich. Es laufen ständig, sei es Mische wählen, äh durch die Erde, auf der Erdoberfläche entlang, und diese äh Newton Gravitation, also das nennen wir das auch, New Tonian Neues. Äh das kann man nicht abschirmen.

Tim Pritlove
2:19:34
Harald Lück
2:19:41
Tim Pritlove
2:19:50
Harald Lück
2:19:51

Da nicht mit Gold waren. Äh aber ähm mit, also es gibt da verschiedene Methoden. Zum einen kalibrieren wir die Instrumente dadurch, dass wir die äh Aktuator Wirkung auf die Spiegel genau kalibrieren. Dann haben wir, ähm, wir nennen das Foto und Drives, also Fotonen, Druck äh Aktuatoren, wir äh leuchten, zum Beispiel bei Geo auf den äh auf den Spiegel am Ende des Nordabends, leuchten wir mit einem Laserstrahl, leicht anderer Wellenlänge, damit das nicht stört, und wir modulieren dessen Leistung. Das ist ein Laserstrahl mit etwa einem Watt und der wird an dem Spiegel reflektiert und der Fotonendruck. Also der Lichtdruck. Wir reden hier nicht über thermische Effekte, wir bringen über Lichtdruck. Der bewegt den Spiegel. Wenn man die Laserleistung und die Modulationstiefe kennt, kann man sich sehr leicht ausrechnen, wie groß die Spiegelbewegung sein muss. Man kann auf diese Weise sehr akkurat den äh Ausgang des kalibrieren. Dass es letztendlich dann nur dadurch begrenzt, wie genau kann ich denn meine Laserleistung messen. Und äh da, da gibt es sogar Anstrengungen, äh der vom äh Nist, also dem äh. Der, der amerikanischen äh PTB sozusagen, die Standards entwickeln. Messgeräte für die Laserleistung zu verbessern, damit die Gravitation zur Intektorin besser kalibriert werden können. Und ein weiterer, eine weitere Möglichkeit, die zu kalibrieren ist, dass ich Massen in der Nähe der Spiegel, bewege. Rotiere, Das heißt, ich nehme mir Massen, ich nehme mehr Scheiben, in denen ich eine gewisse Massenverteilung habe, rotiere, die schnell und die gravitative Wechselwirkung mit dem Spiegel bewegt dann den Spiegel, da kann ich mir auch ganz genau ausrechnen, wie viel das ist. Und kann auch auf die Weise den Detektor kalibrieren.

Tim Pritlove
2:21:59
Harald Lück
2:22:03
Tim Pritlove
2:23:07
Harald Lück
2:23:21
Tim Pritlove
2:23:22
Harald Lück
2:23:24

Genau, ähm von der Entwicklung der Detektoren her ähm wird es also dann in den dreißiger Jahren, in den späten Dreißigern, frühen Vierziger, Jahren auf die dritte Generation hinauslaufen. Wir müssen mal sehen, wie lange die Infrastruktur der jetzigen Generation noch hält, aber der Plan ist, neue Geräte zu bauen. Das Einsteinteleskop in Europa, da ist angedacht, ein unterirdischen Detektor zu bauen, gleichzeitig ist Dreieck, zehn Kilometer Armlänge, in der Tiefe von ungefähr zweihundert Metern, es gibt zwei Kandidaten, Standorte, Sardinien oder dass drei Länder, Eckbelgien, Niederlande, Deutschland, äh so die Aachener gegen Limburg hinten. Ähm bisher auf der holländischen Seite angedacht. Und da ist es äh das Ziel, die Empfindlichkeit nochmal, um eine Größenordnung zu steigern gegenüber dem Design der jetzigen Detektor. Da kann man natürlich sagen, äh jetzt habt ihr doch aber schon so viele schwarze Löcher gesehen, du hast da auch mal genug, warum wird er denn noch mehr sehen, aber letztendlich geht es halt dann um Gravitationswellen, Astronomie. Wir haben, was wir jetzt im Wesentlichen gemacht haben, die Gravitationswellenastronomie fing natürlich schon ein bisschen an, insbesondere mit dem neutronen Sternenmercher, aber in erster Linie waren es ja Detektionen, aber das Gravitationswellen, Astronomie, Zeitalter fängt eben erst an, wir wollen damit Details von Prozessen untersuchen können. Wir wollen damit das innere von neutronen Sternen erforschen können. Ähm wir wollen, auch ähm glitsches, inneutronisch, ja. Man kann damit Astroseismologie machen. Wir wissen, dass die neutronen Sterne äh leichte Glitsches haben, das wissen wir von den Pulsaren, weil sich die Pulsardzeiten, also die Umdrehungsfrequenz dieser neutronen Sterne, geringfügig ändern. Äh, da müssen irgendwelche Sternenbeben, die auch Gravitationswellen imitieren müssen, hinterherstecken. Aber auch ähm durch eine Vielzahl von schwarzen Löchern, die wir mit der dritten Generation beobachten können werden. Wir werden, Mit der Empfindlichkeit der dritten Generation im Wesentlichen alle, jeden einzelnen im gesamten Universum, im gesamten sichtbaren Universum detektieren können, zumindest bis dahin, wo wir denken, dass es äh überhaupt schwarze Löcher schon gegeben hat. Da drüber kann man dann auch in die Kosmologie einsteigen. Was für eine Historie hat das Universum, wie äh sieht das mit der Entwicklung von schwarzen Löchern aus. Zu zu großen Rotverschiebungen von bis zu hundert. Also da, da eröffnet sich dann ein ähm ein weites Feld, der Präzisionsgravitationswellen Astronomie. Wo wir jetzt gerade erst am Anfang stehen.

Tim Pritlove
2:26:23

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.

Harald Lück
2:28:04
Tim Pritlove
2:29:23
Harald Lück
2:29:39
Tim Pritlove
2:29:47
Harald Lück
2:29:49
Tim Pritlove
2:30:09
Harald Lück
2:30:24
Tim Pritlove
2:30:55
Harald Lück
2:31:40
Tim Pritlove
2:32:08
Harald Lück
2:32:12
Tim Pritlove
2:32:22
Harald Lück
2:32:32
Tim Pritlove
2:33:30
Harald Lück
2:33:51
Tim Pritlove
2:35:26
Harald Lück
2:35:38
Tim Pritlove
2:35:50
Harald Lück
2:35:58
Tim Pritlove
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