So funktioniert ein Gravitationswellen-Detektor

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Als Spezialität der Anlage gilt unter anderem die Verstärkung des Laserlichtes und des Signals durch sogenanntes Dual Recycling. Durch hochreflektive Spiegel wird das Laserlicht mit sich selbst überlagert und verstärkt (power recycling), gleichzeitig wird das Ausgangssignal durch einen zusätzlichen Spiegel ebenfalls mit sich selbst überlagert (signal recycling). Dadurch lässt sich der Detektor auf bestimmte Frequenzen abstimmen.

Gequetschtes Laserlicht verbessert Empfindlichkeit

Eine weitere Pionier-Entwicklung des GEO600 ist die Aufhängung der Spiegel. Die Spiegel sind als Pendel aufgehängt, und zwar an dünnen aus Quarzglas gezogenen Fasern. Diese Aufhängung weist weniger interne Verluste auf, als es bei Stahldrähten der Fall ist.

Für das „Advanced LIGO“-Projekt wurde zudem in Zusammenarbeit des Albert-Einstein-Instituts und des Laser-Zentrums Hannover ein Hochleistungslaser entwickelt, der eine bis dahin unerreichte Stabilität aufweist. Der Laser arbeitet mit 200 Watt Leistung bei einer Wellenlänge von 1064 Nanometern. Diese Stabilität unterstützt die Empfindlichkeit der Detektoren.

Ein Laser, der mit sogenanntem gequetschten Licht arbeitet, ist vermutlich das Highlight der GEO600-Anlage. Dieser Laser dient dazu, Störungen durch Quanteneffekte abzumildern, die im Frequenzbereich von 1000 Hertz entstehen. Dieser Frequenzbereich ist unter anderem interessant, da dort die Signale von Supernovae oder von der Geburt von Neutronensternen erwartet werden.

Die Photonen, die von diesen Ereignissen emittiert werden, wirken auf die Laser wie Schrotkugeln. Das kann zu einem Hintergrundsignal führen, der das Gravitationswellensignal (an dem die Forscher ja eigentlich interessiert sind) vollständig überdecken könnte. Der Quetschlichtlaser unterstützt den Standardlaser der Anlage, indem er pro Sekunde einige verschränkte Photonen hinzufügt. Dies soll die Empfindlichkeit noch weiter verbesse

Mit dem Nachweis der Gravitationswellen hat die Technik ganz offensichtlich ihre Feuertaufe bestanden. Durch die Gravitations-Astronomie öffnet sich eine neue Tür zum Universum, wie Professorin Michèle Heurs betont: „Im Moment beobachten wir das Universum hauptsächlich mit Hilfe elektromagnetischer Wellen und Neutrinos. Gravitationswellen wären eine komplett neue Art, das Universum zu beobachten. Wir würden Dinge sehen, die kein Licht aussenden."

100 Jahre nach Einstein

Forscher beobachten erstmals Gravitationswellen

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