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Der Kontrollraum von LIGO in Hanford, Washington

LIGO, welches dafür steht Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium, ist ein großes Physik Experiment, in dem direkt Gravitationswellen festgestellt werden kann. LIGO besteht aus zwei identischen Detektoren, einer ist in Livingston (Louisiana) der andere auf dem Hanford-Standort im Richland (Washington). In beiden Detektoren wird ein Fremdsignal mit sehr geringem Zeitunterschied registriert.

Dieses Experiment wurde von den Amerikanern finanziert Nationale Wissenschaftsstiftung, NSF. Die Mitgründer waren Huhn Thorne und Ronald Drever von Caltech und Rainer Weiß vom MIT. Es ist ein Gemeinschaftsprojekt von Caltech, MIT und viele andere Hochschulen und Universitäten. Die Kosten beliefen sich 2002 auf 365 Millionen US-Dollar und waren damit das größte und ehrgeizigste Projekt der NSF.

Die internationale Zusammenarbeit der LIGO Scientific Collaboration (LSC) umfasst etwa 600 Einzelpersonen und 40 Institute, um an den gesammelten Daten von LIGO und anderen Detektoren zu arbeiten und nach neuen Ideen für zukünftige Detektoren zu suchen.
Aktueller Sprecher der LIGO-Kollaboration ist David Reitze, Physiker an der Universität von Florida.

2017 erhielten Kip Thorne, Rainer Weiss und Barry Barish das Nobelpreis für Physik für ihre Arbeit am LIGO-Detektor und die Beobachtung von Gravitationswellen.

Schema des LIGO Interferometers

Prinzip

EIN Laserstrahl ist in zwei senkrechte Arme von vier Kilometern Länge geteilt. Am Ende jedes Arms wird eine Testmasse platziert. Diese Masse ist mit einem Spiegel versehen, der zusammen mit anderen Spiegeln den Strahl mehrere hundert Mal reflektiert. Beide reflektierten Strahlen werden zusammen empfangen und in einem sogenannten . miteinander verglichen Interferometer. Zunächst werden die Massen so eingestellt, dass die beiden Lichtstrahlen in Gegenphase damit sie sich gegenseitig auslöschen. Wird eine Masse auch nur um eine Distanz bewegt, die kleiner ist als der Durchmesser eines Protons, sind die beiden Strahlen nicht mehr gegenphasig und das Interferometer sendet ein Signal aus. Also wenn die Freizeit kann sich ausdehnen und zusammenziehen wie Einstein (1915) vorhergesagt hat, dann sollte es möglich sein, dies mit diesem System zu bestimmen.

Entdeckungen

Die Messung von Gravitationswellen durch LIGO am 14. September 2015

Am 14. September 2015 um 11:51 Uhr Mitteleuropäische Zeit (MET) entdeckten sowohl der Livingston- als auch der Hanford-Detektor erstmals Gravitationswellen. Anhand der empfangenen Signale berechneten die Forscher, dass die Wellen durch zwei Verschmelzungen verursacht wurden Schwarze Löcher von 29 und 36 Sonnenmasses und dass das Ereignis vor 1,3 Milliarden Jahren stattfand. Ungefähr die dreifache Masse von Sonne wurde im Bruchteil einer Sekunde in Gravitationswellen mit einer Spitzenleistung von fünfzigmal der Leistung des gesamten Sichtbaren umgewandelt Universum. Da das Signal in Livingston 7 Millisekunden früher als in Hanford erkannt wurde, wurde geschlossen, dass die Quelle auf der Südhalbkugel lag.

Laut der Allgemeine Relativitätstheorie Schwarze Löcher, die sich umkreisen, verlieren Energie in Form von Gravitationswellen und rücken über Milliarden von Jahren immer näher zusammen. Sie drehen sich dann im letzten Sekundenbruchteil gegen eine halbe Sekunde immer schneller umeinander Lichtgeschwindigkeitkollidieren zu einem massiven Schwarzen Loch. Ein Teil der kombinierten Masse ist nach Einsteins Formel E = m${displaystyle c^{2}}$ in Gravitationswellen umgewandelt, die 1,3 Milliarden Jahre später hier auf der Erde empfangen werden.

Eine zweite Welle wurde am 26. Dezember 2015 um 5:38:53 Uhr MEZ beobachtet. Auch hier wurden die Signale von beiden Stationen mit einer Zeitdifferenz von 1,1 Millisekunden erfasst. Die Massen waren das 14- und 8-fache der Sonnenmasse mit einer Restmasse von 21 Sonnenmassen.

Am 4. Januar 2017 um 4:11:58 MEZ wurde ein Signal in Hanford und drei Millisekunden später in Livingston entdeckt. Diesmal stellte sich heraus, dass die Welle drei Milliarden Lichtjahre entfernt war. Dies ist ein Fünftel des Durchmessers des beobachtbaren Universums, die Welle ist also seit drei Milliarden Jahren unterwegs. Die Massen waren 19 und 32 Sonnenmassen, was zu einer Restmasse von 49 Sonnenmassen führte. Zwei Sonnenmassen wurden in 0,12 Sekunden in Gravitationswellen umgewandelt. Die Aufprallgeschwindigkeit betrug das 0,6-fache der Lichtgeschwindigkeit. Die Durchmesser der ursprünglichen Schwarzen Löcher betrugen 115 bzw. 190 km. Das verbleibende Schwarze Loch hat einen Durchmesser von 280 km. Zum Vergleich: Unsere Sonne hat einen Durchmesser von 1.400.000 km. Während der Beobachtung bewegten sich die Detektoren 1 x ${Anzeigestil 10^{-18}}$ m (1 Atometer oder tausendmal kleiner als der Durchmesser von a Proton).

Die Wissenschaftler der Liga argumentieren, dass sie tatsächlich eine Gravitationswelle und kein zufälliges Phänomen beobachtet haben, da beide Signale von Livingston und Hanford eine klare Korrelation zeigen, das aus dem Hintergrund herausragtLärm. Sie schätzen den Fehler auf 1 in 70.000 Jahren.

Am 17. August 2017 sah LIGO die Gravitationswelle GW170817 erkannt.

Siehe auch

• GEO600, deutscher Gravitationswellendetektor
• Virgo Gravitationswellendetektor, in Pisa (Italien)
• LISA, ein amerikanischer Gravitationswellendetektor, der im Weltraum ruimte
• TAMA 300, japanischer Gravitationswellendetektor
• Einstein@home, Programm, das Sie herunterladen können, um LIGO/GEO bei der Analyse ihrer Daten zu helfen.
• Citizen Scientists helfen bei der Suche nach Gravitationswellen

Externer Link

• LIGO entdeckte Gravitationswellen von Schwarzen Löchern

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