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GEO600


GEO600 ist ein Gravitationswellendetektor auf Basis eines Michelson-Interferometers mit 600 Meter Schenkellänge in Ruthe bei Hannover. GEO600 ist Teil der internationalen aus fünf Instrumenten bestehenden Einrichtung LIGO.

Geschichte

GEO600 wurde 1995 eingerichtet und wird vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Potsdam und Hannover gemeinsam mit der Leibniz Universität Hannover, der University of Glasgow, der Cardiff University, der University of Birmingham und der Universität der Balearen auf Mallorca betrieben. Das Budget beläuft sich auf etwa 10 Millionen Euro (ein Zehntel vergleichbarer Projekte).

Nach Testläufen im Sommer 2002 und Ende 2003 wurde der reguläre Betrieb 2005/06 aufgenommen. An Geo600 wurden wesentliche Teile der Instrumente entwickelt und getestet, mit denen an den beiden großen LIGO-Detektoren in den USA am 11. Februar 2016 die Entdeckung von Gravitationswellen bekannt gegeben wurden.[1] Geo600 selbst ist für die Art der Signale, die jetzt entdeckt wurden, nicht ausgelegt und dementsprechend wurde dort auch kein Signal gemessen.

Leiter des Projekts sind Karsten Danzmann, James Hough, Bernard Schutz (letzterer für die Theorie).[2]

Aufbau und Funktionsweise

GEO600 besteht aus neun Containerhütten mit hochmoderner Lasertechnik und zwei jeweils 600 Meter langen, mit Wellblech abgedeckten Gräben, einem Filterbauteil und einem starken Laser.

Der Laser schickt einen etwa drei Watt starken Lichtstrahl über einen Strahlteiler durch die im Winkel von 93 Grad angeordneten Röhren. An deren Ende werden die Strahlen reflektiert, treffen am Strahlteiler wieder zusammen und werden dann auf der Fotodiode des Interferometers detektiert. Die Laufzeitunterschiede des Lichts aus den beiden Röhren geben über die Stauchungen der Raumzeit Auskunft. Die Messungen müssen sehr genau sein, um die winzigen Schwankungen in der Raumzeit feststellen zu können.

Die großen Herausforderungen bestehen darin, die vielen Störquellen, die ein Signal verdecken würden, auszuschalten. Dazu gehören zum Beispiel Luftdruck- und Temperaturschwankungen, sowie Bodenerschütterungen aller Art. Zu diesem Zweck wurden bestehende Technologien wie Laserstabilisierung, absorptionsarme Optiken, Regelungstechnik, Schwingungsdämpfung und Datenverarbeitung (pro Tag etwa 80 GB) weiterentwickelt. Durch zusätzliche Spiegel werden sowohl Laserlicht als auch Signal jeweils mehrfach konstruktiv mit sich selbst überlagert und so verstärkt (Duales Recycling). Die Lichtleistung am Strahlteiler beträgt etwa 3 kW.[3] Zu den wegweisenden Entwicklungen von GEO600 gehört außerdem die Aufhängung der Spiegel an Glasfasern. Weiterhin werden die Endspiegel durch aktive Schwingungsdämpfer und durch eine dreistufige Pendelaufhängung von seismischen Störungen isoliert.

Die Datenverarbeitung der mit diesem Gerät ermittelten Daten geschieht unter Beteiligung von Einstein@home.

Technische Daten

  • Vakuumrohr: 2 × 600 m Länge, 60 cm Durchmesser, 0,8 mm Dicke
  • Vakuum: Druck ~ 10−8 mbar
  • Laser: diodengepumpter Nd:YAG-Laser bei 1064 nm
  • Laserleistung: 10 W Ausgangsleistung (Einmodenbetrieb)
  • Leistungsverstärkung: bis zu 10 kW
  • Signalverstärkung: bis zu 100fach
  • Optik: Quarzglasspiegel mit 25 cm Durchmesser
  • Frequenzbereich: 50 Hz bis 2 kHz, Bandbreite 60 Hz bis 1 kHz
  • Relative Empfindlichkeit: 10−21 für pulsförmige Signale

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Forscher messen erstmals Gravitationswellen vom 11. Februar 2016. Abgerufen am 11. Februar 2016.
  2. GEO600. In: Broschüre. Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, 2002, S. 19, archiviert vom Original am 3. Januar 2010, abgerufen am 15. Juli 2016 (pdf; 977 kB, deutsch).
  3. Modell eines GEO600-Strahlteilers. In: Website - Relativitätstheorie und Gravitationswellen im Unterricht. „Einstein-Wellen-mobil“, abgerufen am 15. Juli 2016.

Kategorien: Bildung in Niedersachsen | Gravitationswellendetektor | Wissenschaft in Niedersachsen | Bauwerk im Landkreis Hildesheim | Sarstedt | Bodengebundenes Observatorium

Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/GEO600 (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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