Anfang des Jahres ging eine Meldung über den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen am LIGO um die Welt. Damit wurde die letzte bisher noch nicht nachgewiesene Vorhersage von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie experimentell bestätigt.
Doch was sind eigentlich Gravitationswellen, wie weist man diese nach und wofür können sie genutzt werden? Antworten auf diese und noch viele weitere Fragen konnte man letzten Donnerstag im GIZ in Wettzell aus erster Hand bekommen. Dort war Dr. Harald Lück von der Universität Hannover zu Gast. Er war selber am Nachweis der Gravitationswellen beteiligt und war auch am Aufbau des Gravitationswellendetektor GEO 600 bei Hannover beteiligt.
Zuerst einmal erklärte Lück, was Gravitation ist. Newton stelle diese sich als Kraft zwischen Massen vor, Einstein als Krümmung der Raumzeit.
Dann beschrieb er sehr anschaulich, wie Gravitationswellen durch die Beschleunigung von Massen entstehen. Es gibt verschiedenen kosmische Ereignisse, bei denen Gravitationswellen mit für uns messbarer Energie entstehen, so z. B. durch das Verschmelzen von schwarzen Löchern. Das erzeugt Wellen mit einer Frequenz, die im akustischen Bereich liegt. Das Signal, das Ende 2015 am LIGO gemessen wurde konnten wir uns auch anhören.
Dann erklärte Lück, wie Gravitationswellen gemessen werden können. Im Grunde sorgen Gravitationswellen beim Durchgang dafür, dass eine Stecken etwas verlängert und verkürzt. Und das nach einem bestimmten Muster, was vom Ursprungsereignis abhängt. Es muss einfach nur die Längenänderung abhängig von der Zeit gemessen werden. Das Problem ist nur, dass sich die Längenänderung in der Größenordnung von ym abspielt. Ein Yoktometer sind 10-24 m. Ein Proton hat etwa den 1000fachen Durchmesser. Gemessen wird in dieser Größenordnung mit Licht und zwar in dem man die Interferenz der Lichtwellen ausnutzt. Die Laser für das Licht konnte man nicht kaufen. Die mussten erst entwickelt werden. Die Frequenz des Lichtes wurde durch einige Kunstgriffe stabilisiert. Die Laser, die im LIGO eingesetzt wurden, kommen aus Hannover. Ebenso die Spiegel und deren spezielle Pendel-Aufhängung.
Insgesamt sind eine Menge von Probleme zu lösen, von denen viele spezielle Forschung notwendig macht.
Zum Schluss gab Lück noch einen Ausblick auf die Gravitationswellenforschung. Das Detektieren von Gravitationswellen ist kein Selbstzweck. Ziel ist es, eine Gravitationswellenastronomie aufzubauen. Der Teil des Universums, den wir durch elektromagnetische Strahlung erforschen können, ist verschwindend gering. Dunkle Materie und dunkle Energie beherrschen das Universum. Die Gravitationswellen können einen Einblick in diese bisher verborgenen Welt gestatten. Auch gestatten sie einen Blick zurück in die Vergangenheit, also in das Zeitalter des Universums, aus dem uns kein Licht erreichen. Neutrinos und GW können hier einen Blick in die Anfangszeit des Universums gestatten.
Ich finde es eine faszinierende Gabe, wenn ein Wissenschaftler hochkomplexe Zusammenhänge so erklären kann, dass ein interessierte Laie das verstehen kann.
Harald Lück hat diese Gabe.
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