10-Meter-Prototyp

Der 10-Meter-Prototyp des AEI wird ein extrem rauscharmes 10-Meter-Interferometer beherbergen und als Prüfstand für neue Gravitationswellendetektor-Technologie dienen.

Blick in den zentralen Vakuumtank des 10-Meter-Prototypen.

Der 10-Meter-Prototyp

Das Hauptinstrument wird ein extrem rauscharmes Interferometer sein, dessen Aufbau stark dem der derzeitigen Gravitationswellen-Detektoren ähnelt. Es besteht aus einem L-förmigen Michelson-Interferometer mit etwa 10 Meter langen Armen mit Fabry-Perot-Resonatoren. Dieses Interferometer wird in einem Frequenzbereich von 50-500 Hertz allein durch Quantenrauschen begrenzt sein. Der optische Aufbau wird in einem großen Vakuumsystem untergebracht, das innerhalb einer Woche auf einen Druck in der Größenordnung von 10-6 mbar heruntergepumpt werden kann, so dass es für Experimente in kürzester Zeit zur Verfügung steht. Die Experimente werden durch einen hochstabilisierten 35-Watt-Laser, eine rauscharme Gleichstromverteilung, eine umfassende Überwachung von Umwelteinflüssen und vollständig digitale Kontrollinfrastruktur und Datenmanagement unterstützt.

Unsere Ziele

Die Hauptziele unseres Prototyps sind die Entwicklung, Erprobung und Bewertung von Techniken und Technologien zur Verbesserung der Leistung derzeitiger und zukünftiger Generationen von Gravitationswellendetektoren sowie die Ausbildung der nächsten Generation von Wissenschaftler:innen, die diese Methoden weiterentwickeln und dazu beitragen werden, bestehende und künftige Detektoren zu betreiben und zu verbessern.

Prototypen wie der unsere spielen eine wichtige Rolle bei der Überbrückung der Lücke zwischen dem proof-of-principle-Experimenten auf Labortischen und ihrer Umsetzung in Gravitationswellendetektoren in Originalgröße. Da der Prototyp nicht für die Messung von Gravitationswellen gebaut wird, können wir es uns leisten, das Interferometer aus dem Messzustand zu nehmen, um neue Geräte zu installieren und zu testen oder bestehende Parameter zu optimieren, ohne befürchten zu müssen, potenzielle astronomische Signale zu verpassen.

Erforschung und Überwindung des Standardquantenlimits

Die angestrebte Empfindlichkeit reicht aus, damit das Interferometer das Standardquantenlimit erreichen kann. Der Prototyp nutzt dazu eine fortschrittliche Infrastruktur und eine Reihe von Techniken zur Unterdrückung klassischer und technischer Rauschquellen.

Einer unserer Schwerpunkte am Prototyp ist daher die Untersuchung möglicher Methoden zur Überwindung des Standardquantenlimits. Quantenrauschen ist eine der dominierenden Rauschquellen (neben dem thermischen Rauschen der Spiegelbeschichtungen), die die Empfindlichkeit heutiger und zukünftiger Gravitationswellendetektoren einschränkt. Da ein Interferometer überwiegend durch Quanten-Strahlungsdruckrauschen und Quanten-Schrotrauschen begrenzt ist, werden wir einen Aufbau zur Verfügung stellen, in dem wir die Leistung verschiedener Quanten-Non-Demolition-Techniken bewerten können, die möglicherweise dazu beitragen können, die Empfindlichkeit künftiger Gravitationswellendetektoren zu verbessern.

Gruppenmitglieder

Name
Telefon
Raum
Sara Al-Kershi
Masterstudentin
Matteo Carlassara
Doktorand
Paul Hapke
Studentische Hilfskraft
Klaus-Dieter Haupt
Betriebstechniker, Elektroniker
  • +49 511 762-3542
021
Robin Kirchhoff
Doktorand
  • +49 511 762-14007
Philip Koch
Doktorand
  • +49 511 762-14007
A116
Luise Kranzhoff
Masterstudentin
  • +49 511 762-17088
A125
Dr. Gerrit Kühn
Systemadministrator
  • +49 511 762-2785
L106
Dr. Sean Leavey
Postdoktorand
  • +49 511 762-17146
A111
Johannes Lehmann
Doktorand
  • +49 511 762-14007
A112
Lennart Thiemann
Studentische Hilfskraft
A128
Juliane von Wrangel
Doktorandin
  • +49 511 762-14009
A113
Janis Wöhler
Doktorand
  • +49 511 762-17068
A113
Dr. David Wu
Postdoktorand
  • +49 511 762-5845
A103
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