Wackelt das Universum? Auf den Spuren der theoretischen Vorhersage Albert Einsteins versuchen Wissenschaftler Gravitationswellen zu messen. Sie entstehen infolge winziger Verzerrungen der Raumgeometrie. Mit ihren Forschungen wollen die Wellenjäger unser Verständnis von Raum und Zeit erweitern. Mit ihren Untersuchungen bewegen sich die Physiker aus Hannover am Quantenlimit. Das Problem: Die Messungen erfordern extrem leistungsstarke und präzise Techniken, damit die Gravitationswellen nicht im Rauschen der Lichtteilchen untergehen. Dafür kommt eine neue Technologie zum Einsatz: gequetschtes Licht. Wird der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen gelingen?
Inhalt Episode 1 - Einstein weiter denken Noch nie gesehen: Wenn im All zwei schwarze Löcher zusammenstoßen, wird das gesamte Universum erschüttert. Raum und Zeit fangen an zu vibrieren und es entstehen Gravitationswellen. Ihr direkter Nachweis wird einen nie zuvor dagewesenen Blick in das Universum ermöglichen. Bis heute sind sie jedoch noch nie beobachtet worden. Wird der erste Nachweis gelingen?
Episode 2 - Gedehnt und gestaucht Nach Albert Einstein verhält sich die Raumzeit wie eine dehnbare Netzstruktur. Die Verzerrung dieses Netzes durch massive Objekte wie Sterne oder Planeten wird Gravitation genannt. Doch selbst gigantische Ereignisse wie explodierende Sterne oder zusammenstoßende Galaxien verursachen nur ein winziges Wackeln der Raumzeit, was auf der Erde nur sehr schwer zu messen ist. Mit GEO600 soll dies trotz alledem gelingen....
Episode 3 - Total empfindlich Mit höchster Empfindlichkeit: GEO600. Der Detektor basiert auf dem Prinzip eines sogenannten Interferometers. Dabei nutzt er die Welleneigenschaft von Licht, um die sehr kleinen Längenänderungen zu messen, die durch Gravitationswellen verursacht werden. Die großen Herausforderungen bestehen darin, die vielen Störquellen, die ein Signal verdecken würden, auszuschalten. Wie genau funktioniert das und wo liegen die Grenzen des Detektors?
Episode 4 - Gequetschtes Licht Quantenrauschen oder Gravitationswelle - das ist hier die Frage. Um sicherzugehen, dass auch tatsächlich nur die Wellen gemessen werden, tricksen die Wissenschaftler die natürlichen Eigenschaften des Lichtes aus. Aber wie? Und was haben gequetschtes Licht und gezinkte Würfel gemeinsam? Die Manipulation im Dienste der Wissenschaft beginnt...
Episode 5 - New York, New York Raus aus dem Labor, rüber in die USA: Die Wellenjäger nehmen heute an einer der wichtigsten Konferenzen für Gravitationsphysik teil: der Amaldi Konferenz. Hier treffen sich Wissenschaftler aus aller Welt. Egal ob sie theoretisch oder experimentell arbeiten - gemeinsam verfolgen sie ein Ziel: Den Nachweis von Gravitationswellen. Was können die Hannoveraner Wissenschaftler dazu beitragen und an neuen Erkenntnissen mit nach Hause nehmen?
Episode 6 - Saubere Optik Wer das Universum sichtbar machen will, braucht zunächst eine saubere Optik: Damit kein Staubkorn den Laserstrahl stört, ist Linsensäubern angesagt. Um ihren Reinraum auch rein zu halten, tragen die Wellenjäger Kittel, Schuhe, Haube, Mundschutz und Handschuhe. Im großen Gravitationswellendetektor GEO 600 selbst ist Sauberkeit das höchste Gebot. Und noch mehr Arbeit steht an: Für das perfekte Zusammenspiel der über hundert Linsen und Optiken muss jede Position präzise berechnet werden - und die Linsen müssen natürlich blitzblank sein…
Episode 7 - Maßgeschneidert und ferngesteuert Viele der Komponenten, aus denen das Experiment im Gravitationswellendetektor GEO 600 besteht, werden von den Physikern selbst entworfen und zusammengebaut. So lassen sich auch die elektronischen Regelkreise genau an das Experiment anpassen, so dass es später möglichst stabil arbeiten kann. Damit die Wissenschaftler nicht jedes Mal den Reinraum betreten müssen, um ihr Experiment bei einem Fehler zu reaktivieren, entwickeln sie eine maßgeschneiderte Software: Damit lässt sich das Experiment im Detektor per Internet fernsteuern.
Episode 8 - Hightech im Kornfeld Der Gravitationswellendetektor GEO600 liegt idyllisch zwischen Feldern. Doch die ländliche Lage außerhalb Hannovers trügt - GEO600 ist eines der größten und genauesten Messinstrumente der Welt. Und bald steht eine Weltpremiere an: Zum allerersten Mal bauen die Wellenjäger gequetschtes Licht in einen Gravitationswellendetektor ein.
Episode 9 - Weltrekord Tag der Entscheidung für Henning und Alexander: Hat sich die Arbeit der vergangenen Monate gelohnt? Heute wollen sie eine Messung des gequetschten Lichtes durchführen. Denn nur wenn ihr Experiment einwandfrei läuft, kann der Laser in den Gravitationswellendetektor GEO600 eingebaut werden. Dafür wird sogar das Licht im Labor ausgeschaltet. Gelingt es Henning und Alexander, das zufällige Quantenrauschen des Lichts so weit wie niemand zuvor abzusenken?
Episode 10 - Stecknadeln im Weltall Der erste Nachweis von Gravitationswellen ist zum Greifen nahe. Doch die Gravitationswellenastronomie erfordert vor allem den Blick in die Zukunft – schon jetzt denken die Forscher darüber nach, wie die Gravitationswellendetektoren der dritten und vierten Generation aussehen könnten. Für ihr Ziel geht es hoch hinaus: Denn die tiefen Töne, das heißt die Gravitationswellen der wirklich großen schwarzen Löcher, hört man nur im Weltall. Mit diesem Ziel vor Augen wird bereits im Jahr 2020 eine bedeutende internationale Satellitenmission starten. Aber jetzt schon wird in den verrauschten Daten der Detektoren nach den winzigen Signalen von Gravitationswellen gesucht. Wer findet als erster die Stecknadeln im Weltall?
Serienbeschreibung "DFG bewegt", die Mediathek der Deutschen Forschungsgemeinschaft, ist ein Angebot der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Die DFG ist die zentrale Förderorganisation für die Forschung an Hochschulen und Forschungseinrichtungen in Deutschland. Sie unterstützt Forschungsprojekte in allen Wissenschaftsgebieten mit einem breiten Angebot an Förderinstrumenten. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses.
