Wenn Raum und Zeit erzittern

Lasersysteme und Quantentechnologie

Der Erfolg der Gravitationswellenforschung ist eng mit der Entwicklung extrem stabiler Lasersysteme und Quantentechnologie verknüpft. Dies hat zu Kooperationen mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig geführt. Dort stehen nicht nur die berühmten Atomuhren, sondern es wird auch an einer neuen Generation von noch genaueren Chronometern geforscht, den optischen Uhren. Sie sind so genau, dass Tests der Relativitätstheorie mit extremer Präzision möglich sind. Auch das brandaktuelle Thema Quantencomputer steht bei der PTB auf dem Programm. Ultrapräzise Laser sind hierfür das entscheidende Werkzeug.

Die Gravitationswellendetektoren haben ein völlig neues Beobachtungsfenster ins Universum geöffnet. Die Kollisionen und anschließenden Verschmelzungen von Schwarzen Löchern lassen sich ausschließlich mit diesen Raumzeitschwingungen nachweisen. Doch im Jahr 2017 gelang es erstmals, die von zwei kollidierenden Neutronensternen ausgesandten Gravitationswellen zu messen. Diese beiden Körper gingen in einem Milliarden von Grad heißen Feuerball auf, was sich auch mit vielen Teleskopen im Weltraum und am Erdboden beobachten ließ. Diese bislang einzigartige Beobachtung eines kosmischen Phänomens in verschiedenen elektromagnetischen Frequenzbereichen, wie Licht oder Radiowellen, sowie mit Gravitationswellen gilt als der Beginn der Multimessenger-Astronomie.

Tscherenkow-Teleskope

Ein bedeutender und relativ junger Bestandteil der Multimessenger-Astronomie ist die Beobachtung von Gammastrahlen höchster Energie. Hierfür baut man sogenannte Tscherenkow-Teleskope. Die derzeit leistungsfähigsten Observatorien sind HESS in Namibia und MAGIC auf der Kanareninsel La Palma. Derzeit ist eine zehnmal so große Anlage im Bau, das Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO). Es wird aus mehr als 60 Teleskopen an den beiden Standorten in Chile und auf La Palma bestehen. Mit dem CTAO wird der Himmel in einem bis dahin unerschlossenen Energiebereich beobachtet, der den des Large Hadron Collider des Cern übertrifft. Wir werden in den Laboren des DESY Zeuthen den Bau von CTAO-Detektoren verfolgen.

Ein weiteres neues Fenster in den Kosmos hat die Neutrino-Astrophysik geöffnet. DESY Zeuthen ist an Bau und Entwicklung von Detektoren für das IceCube-Observatorium beteiligt. Im antarktischen Eis sind in einem Volumen von einem Kubikkilometer mehr als 5000 lichtempfindliche Detektoren versenkt. Sie registrieren Lichtblitze, die von kosmischen Neutrinos ausgelöst werden. Auf diese Weise lässt sich das Universum in einem Bereich untersuchen, wie es mit Licht oder anderen elektromagnetischen Wellen nicht möglich ist.

Auch hier werden uns Experten über den neuesten Stand der Entwicklung neuer Detektoren informieren.

Auf historischen Spuren Einsteins

Zum Abschluss unserer Reise begeben wir uns auf die Spuren von Albert Einstein, dessen Allgemeine Relativitätstheorie die Grundlage unseres heutigen kosmologischen Weltbildes ist. Kurz nach der Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie wurden 150.000 Mark zur Verfügung gestellt, um die von Einstein vorhergesagte Verschiebung von Spektrallinien im Spektrum der Sonne zu messen. Im Frühjahr 1920 begannen die Jenaer Firmen Schott und Zeiss sowie der Architekt Erich Mendelsohn mit der Planung eines Turmteleskops. 1922 war der Einstein-Turm fertiggestellt, zwei Jahre später die Instrumente installiert. Der gesuchte Effekt konnte hiermit jedoch nicht nachgewiesen werden. Heute gilt das Gebäude, das unter der Obhut des Astrophysikalischen Instituts Potsdam steht, als bedeutendes Beispiel expressionistischer Architektur.

Das Landhaus in Caputh ist das einzige erhalten gebliebene Zeugnis von Einsteins Leben in Deutschland. Von 1929 bis 1932 hielten sich Einstein und seine Frau Elsa sowie eine Hausangestellte zeitweise dort auf und empfingen viele berühmte Gäste aus Wissenschaft und Kunst. Nach Einsteins Emigration im Jahre 1933 diente es zunächst als jüdisches Landkinderheim. 1935 wurde es enteignet. Heute ist die Hebräische Universität Jerusalem Haupteigentümer. Das Potsdamer Einstein Forum verwaltet das Sommerhaus und nutzt es für Veranstaltungen. Frau Erika Britzke führt uns durch das Sommerhaus. Sie hat noch Einsteins Haushälterin kennengelernt und kennt viele Geschichten aus vergangener Zeit.