Fast ein Jahrhundert, nachdem der weltbekannte Physiker Albert Einstein erstmals die Existenz von Gravitationswellen vorhersagte, ist ein globales Netzwerk aus Gravitationswellen-Observatorien einen Schritt näher an deren Nachweis herangerückt. Die schwachen Signale könnten zu wichtigen neuen Entdeckungen in unserem Universum führen.
David Blair ist ein Winthrop Professor of Physics an der University of Western Australia (UWA) und Direktor des Australian International Gravitational Research Centre in Gingin, 87 Kilometer nördlich von Perth. Er leitet den UWA-Teil eines riesigen internationalen Teams, das eine Demonstration einer neuen Messtechnik namens „Quantum Squeezing“ angekündigt hat, welche eine Erhöhung der Empfindlichkeit von Gravitationswellendetektoren ermöglicht.
„Dies ist das erste Mal, dass die Quantenmessbarriere in einem voll ausgestatteten Gravitationswellendetektor gebrochen wurde“, sagte Professor Blair. „Es ist wie das Durchbrechen der Schallmauer: Einige Leute sagten, es wäre unmöglich. Das Durchbrechen der Schallmauer bewies, dass der Flug mit Überschall möglich ist und heute wissen wir, dass dies keine wirkliche Grenze darstellt. Diese Demonstration eröffnet neue Möglichkeiten für mehr und mehr empfindliche Gravitationswellendetektoren.“
Gravitationswellen sind „Kräuselungen“ im Raum, die durch extreme kosmische Ereignisse wie kollidierende Sterne, Schwarze Löcher und Supernova-Explosionen erzeugt werden und immense Energiemengen mit Lichtgeschwindigkeit wegtragen. Man nimmt an, dass diese Ereignisse etwa einmal pro Woche innerhalb der Reichweite neuer Detektoren stattfinden. Weil die Empfindlichkeit der Detektoren ständig verbessert wird, sollten sie den ersten Nachweis in ein paar Jahren nach Betriebsbeginn erbringen. Mit dem „Quanten Squeezing“ werden die Physiker imstande sein, deutlich weiter entferntere Quellen zu registrieren. Allerdings wird ein Detektor auf der Südhalbkugel benötigt, um die Ursprungsposition der Signale zu bestimmen und Interferenzen zu reduzieren.
„Gravitationswellendetektoren haben sich bereits als die empfindlichsten Gravitations-Messinstrumente erwiesen, die jemals konstruiert wurden. Sie registrieren Bewegungen, die in Attometern gemessen werden – ein Millionstel Millionstel Millionstel Meter. Die von ihnen registrieren Bewegungen sind winzig, sogar verglichen mit der Größe eines Protons“, sagte Professor Blair.
„Die neuen Ergebnisse beweisen, dass die Physiker auf dem richtigen Weg sind, um sie sogar noch empfindlicher zu machen. Das wird das Gravitationswellenspektrum öffnen und der Menschheit erstmals erlauben, die unzähligen gravitativen Klänge zu hören, die sich vermutlich ständig mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum kräuseln.“
Die Forschungsarbeit „Enhanced sensitivity of the LIGO gravitational wave detector by using squeezed states of light“ im Journal Nature Photonics beschreibt, wie ein „Squeezed Vacuum“ in den Dark Port des Splitters eingebracht wird, um die Leistung von einem Detektor des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) über die Quantenrauschgrenze hinaus zu erhöhen.
Das Experiment wurde am LIGO-Detektor in Hanford (Washington), H1 genannt, durchgeführt. Die Forscher entwickeln nun die Techniken, um das „Squeezed Vacuum“ in ein frequenzabhängiges „Squeezed Vaccum“ zu übertragen und im verbesserten LIGO zu verwenden.
Quelle: http://www.news.uwa.edu.au/201308015926/international/closing-einsteins-window-universe
(THK)
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