Ohren in aller Welt

Übersicht über die Gravitationswellendetektoren, die sich zur Zeit in Betrieb oder im Aufbau befinden

Ein Artikel von Carsten Aulbert, Badri Krishnan

Weltweit lauschen Forschergruppen derzeit nach den Gravitationswellen – und nutzen dazu zwei ganz unterschiedliche Techniken.

Die nachfolgende Weltkarte zeigt die Standorte wichtiger Detektorprojekte:

Karte mit Standorten von Gravitationswellendetektoren / © Daniela Leitner, Markus Pössel – Einstein Online

Interferometrische Detektoren

Die aufwändigsten modernen Projekte auf der Suche nach den Gravitationswellen sind die interferometrischen Detektoren, die seit den 1980er Jahren entwickelt wurden. Nach langen Jahren der Planung und des Baus existieren bislang folgende Projekte:

GEO600 hat eine Armlänge von 600 Metern und ist in der Nähe von Ruthe (Saarstedt) südlich von Hannover gebaut worden. Er wird vom Teilinstitut Hannover des Albert-Einstein-Instituts betreut und ist eine Kollaboration mit den Universitäten Glasgow, Cardiff, Birmingham und der Balearischen Inseln.

LIGO, eine Abkürzung für Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium) ist die Kollaboration mit den bislang größten Interferometern, die in den USA aufgebaut sind: Je zwei Detektoren mit vier Kilometern Armlänge in Hanford im Bundesstaat Washington und in Livingston, Bundesstaat Louisiana; zusätzlich in Hanford ein weiteres Interferometer mit zwei Kilometer Armlänge.

Virgo ist ein weiteres europäisches Projekt, eine Kollaboration zwischen französischen und italienischen Physikern, die in der Nähe von Pisa, Italien, einen Detektor mit drei Kilometer Armlänge gebaut haben.

TAMA 300 ist ein Prototyp mit 300 Metern Armlänge, der mitten in Tokio gebaut wurde. Innerhalb der nächsten Jahre ist ein verbesserter unterirdischer Detektor im Kamioka-Bergwerk geplant.

AIGO, das „Australian International Gravitational Observatory“ ist das bislang einzige Projekt auf der Südhalbkugel der Erde. Im australischen Perth wird dort ein Interferometer-Prototyp mit 80 Metern Armlänge betrieben; ein größeres Interferometer ist in Planung.

Ohren in aller Welt? Mehr als das, wenn eines der folgenden Projekte in die heiße Phase tritt:

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ist ein Projekt der europäischen Weltraumbehörde ESA und der NASA zum Bau eines Gravitationswellendetektors im Weltraum. Im Jahr 2034 sollen drei Satelliten starten, die später ein Dreieck von 2,5 Mio. Kilometer Kantenlänge bilden – ein gigantisches Interferometer, das nach Gravitationswellen suchen soll.

Resonanzdetektoren

Die zweite Klasse von Detektoren sind die so genannten Resonanzdetektoren. Darin sollen die Graviationswellen einen Metallkörper zu Schwingungen anregen, und diese Schwingungen sollen verstärkt und ausgelesen werden.

Die Resonanzdetektor-Experimente haben sich bisher als nicht erfolgreich bei der Suche nach Gravitationswellen herausgestellt. In den letzten Jahren und Jahrzehnten wurde an diesen Resonanzdetektoren geforscht:

NAUTILUS ist in Rom angesiedelt.

EXPLORER ist ein weiteres Experiment der Gruppe aus Rom; auf gebaut ist es allerdings im Teilchenforschungszentrum CERN in Genf.

ALLEGRO, eine Abkürzung für „A Louisiana Low temperature Experiment and Gravitational wave Observatory“, zu deutsch etwa: Ein Niedertemperatur-Experiment und Gravitationswellenobservatorium in Louisiana“, angesiedelt dementsprechend an der Louisiana State University in den USA

AURIGA in Padua, Italien

NIOBE im australischen Perth.

Zylinder sind die klassische Form für Resonanzdetektoren – bereits Joseph Weber, in den 1960er Jahren der Pionier der Gravitationswellenforschung, hatte den ersten Resonanzdetektoren diese Form gegeben. Andere Gruppen experimentieren dagegen mit der in einiger Hinsicht günstigeren, aber technisch schwerer beherrschbaren Kugelform, nämlich

MiniGRAIL – GRAIL ist die Abkürzung für „Gravitational Radiation Antenna In Leiden“, und dieser kugelförmige Detektor ist denn auch tatsächlich eine Gravitationsstrahlungs-Antenne im niederländischen Leiden

Mario Schenberg soll ein zweites Kugelexperiment werden, angesiedelt im brasilianischen Saõ José dos Campos, und befindet sich noch im Entwicklungsstadium.

Weitere Informationen

Die relativistischen Grundkonzepte, die diesem Vertiefungsthema zugrundeliegen, werden in Einstein für Einsteiger erklärt, insbesondere im Kapitel Gravitationswellen.

Verwandte Vertiefungsthemen auf einstein-online finden sich in der Kategorie Gravitationswellen.

Mehr über Gravitationswellendetektoren (auf dem Niveau der gymnasialen Oberstufe) bietet das Informationsblatt der Max-Planck-Gesellschaft

TECHMAX „Der Kosmos bebt – wie Forscher nach Gravitationswellen lauschen“

Kolophon
Carsten Aulbert

ist Wissenschaftler am  Albert-Einstein-Instituts in Hannover. Während seiner Zeit als Doktorand im Albert-Einstein-Institut in Potsdam, wo er nach Gravitations- und Radiowellen von schnell rotierenden Neutronensternen suchte, war er Koautor des Vertiefungsthemas Ohren in aller Welt.

Badri Krishnan

ist Forschungsgruppenleiter in der Abteilung Beobachtungsbasierte Relativität und Kosmologie am Albert-Einstein-Instituts in Hannover, wo er an der Datenauswertung der Gravitationswellendetektors GEO 600 und LIGO und an Fragen zur Physik Schwarzer Löcher arbeitet. Er ist Koautor des Vertiefungsthemas Ohren in aller Welt.

Zitierung

Zu zitieren als:
Carsten Aulbert, Badri Krishnan, “Ohren in aller Welt” in: Einstein Online Band 04 (2010), 01-1116