Einstein-Teleskop
Das Einstein-Teleskop (ET) ist ein Designkonzept für einen europäischen Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation, der rund 10-mal empfindlicher als die heutigen Instrumente sein wird.
Drei Detektorgenerationen
Das Konzept für das Einstein-Teleskop (ET) basiert wie die ersten beiden Generationen von Gravitationswellen-Detektoren auf der Messung winziger Längenänderungen in den Armen des Detektors. Deren relative Längenänderungen sind deutlich kleiner als der Durchmesser eines Atomkerns und werden durch Gravitationswellen hervorgerufen, die den Detektor durchlaufen. Laserstrahlen in den Armstrecken registrieren das periodische Dehnen und Stauchen anhand von Helligkeitsänderungen auf dem zentralen Photodetektor.
Die erste Generation dieser interferometrischen Detektoren (GEO600, LIGO, Virgo und TAMA) wurde vor einigen Jahren gebaut. Sie demonstrieren erfolgreich das Funktionsprinzip und lieferten obere Messgrenzen für die Gravitationswellen-Abstrahlung verschiedener Quellen. Die nächste Generation (Advanced LIGO und Advanced Virgo), die bis 2015 ausgebaut wurden, haben den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen erzielt und seitdem 90 Gravitationswellensignale nachgewiesen. Dennoch sind diese Detektoren nicht empfindlich genug für sehr genaue astronomische Untersuchungen der astrophysikalischen Quellen – neue Detektoranlagen sind dafür erforderlich.
Ein „Multi-Detektor“
Ziel der Strategie des ET-Projekts ist der Bau eines Gravitationswellen-Observatoriums, das die Beschränkungen heutiger Detektoren überwindet, indem mehr als ein Detektor am gleichen Ort errichtet wird. ET wird aus drei ineinander verschachtelten Detektoren bestehen, von denen jeder aus zwei Interferometern mit 10 Kilometer langen Armen besteht. Eines dieser Interferometer wird Gravitationswellen niedriger Frequenz (2 bis 40 Hertz) messen, während das andere auf Gravitationswellen höherer Frequenz abgestimmt ist. Der Entwurf dieser Konfiguration ist leicht erweiterbar: Durch den Einbau weiterer Ausbaustufen oder den Ersatz bestimmter Komponenten lassen sich zukünftige Entwicklungen in der Detektortechnologie schnell am Instrument umsetzen und verschiedene wissenschaftliche Ziele können berücksichtigt werden.
Derzeit werden mögliche Detektorstandorte im Grenzbereich zwischen Belgien, Deutschland und den Niederlanden und auf Sardinien untersucht.
Die Rolle des AEI Hannover beim Einstein-Teleskop
Das AEI Hannover ist seit langem eine führende Institution in der Gravitationswellenforschung und Mit-Initiator des Einstein-Teleskops. Die Schwerpunkte der Forschung liegen in den Bereichen quantenlimitierte interferometrische Messungen, Laserentwicklung, der Entwicklung von Quetschlichtquellen sowie Steuerung und Betrieb von Gravitationswellendetektoren.
Harald Lück und Karsten Danzmann sind Mitglieder des Lenkungsausschusses des Einstein-Teleskops, dessen Ko-Vorsitzender ebenfalls Harald Lück ist. Harald Lück wurde zudem zum Vize-Koordinator der Einstein Telescope Scientific Collaboration gewählt.
Aktuelle Forschung am AEI Hannover für das Einstein-Teleskop
ET-Pathfinder-Laser
Am Institut werden stabilisierte Laserquellen für das Einstein-Teleskop entwickelt und getestet. Ebenso wird ein Lasersystem für den Einstein Telescope Pathfinder in Maastricht konstruiert.
Quetschlicht für die 3. Generation
Forschende des Institut untersuchen zudem Fragen bei der Erzeugung von gequetschtem Licht und der Verwendung dieser Technologie in Gravitationswellen-Detektoren der 3. Generation.
10-Meter-Prototyp
Der 10-Meter-Interferometer-Prototyp am Institut ist ein Prüfstand für neue Technologien, die in zukünftigen interferometrischen Gravitationswellen-Detektoren wie dem Einstein-Teleskop eingesetzt werden sollen.
Glass Technologies for the Einstein Telescope
Im Projekt „Glass Technologies for the Einstein Telescope“ (GT4ET) werden in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik miniaturisierte Optomechaniken für das Einstein-Teleskop entwickelt.
