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Gravitationswellen Einsteins Graviatationswellen auf der Spur

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Medien bezeichneten es als die „Jahrhundertentdeckung“: der ersten Nachweis der Gravitationswellen. Diese Beobachtung bestätigt eine wichtige Vorhersage der von Albert Einstein im Jahr 1915 formulierten Allgemeinen Relativitätstheorie. Lesen Sie, warum moderne Vakuumtechnologie hierzu einen entscheidenden Beitrag geleistet hat.

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Gravitationswellen zweier schwarzer Löcher
Gravitationswellen zweier schwarzer Löcher
(Bild: NASA)

Köln – Mit dem wissenschaftlichen Bild vom „Klang des Universums“ beschäftigen sich Astronomen rund um den Globus bereits seit einem halben Jahrhundert. Die Krümmung der Raumzeit durch die Massen und die davon ausgehenden Gravitationswellen, die sich durch das Universum bewegen – dies waren bislang nur hypothetische Annahmen. Jetzt ist allerdings die irdische Vermessung der Längenveränderungen in den Wellen geglückt. Unter Einsatz von extrem nachweisempfindlicher Messtechnik und bewährter Vakuumtechnik des Kölner Unternehmens Leybold Vacuum.

Gravitationswellen-Detektor benötigt optimales Vakuum

Ohne Gravitationswellendetektoren wie den GEO 600 am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover hätten die winzig kleinen Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, gar nicht entschlüsselt werden können. Der GEO 600-Detektor hat dabei eine strategisch wichtige Funktion während der Forschungen erfüllt:

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In Hannover wurden große Teile der Instrumente entwickelt und getestet, mit denen die beiden großen amerikanischen Ligo-Messstationen in Livingston, Louisiana, und Hanford, Washington, Einsteins Gravitationswellen letztlich dokumentieren konnten. Ligo misst dabei die Raumzeit mit zwei vier Kilometer langen Röhren, die wie eine Pipeline auf dem Boden aufeinandertreffen. Über ein Lasersystem im Innern der Röhren lässt sich die Länge der Arme genau überwachen. Läuft eine Gravitationswelle durch die Anlage, staucht und streckt sie die Arme unterschiedlich stark.

Erst auf der Basis der hohen Nachweisempfindlichkeit der Mess-Instrumente können Größenordnungen von einem Zehntausendstel eines Atomkerndurchmessers überhaupt detektiert werden. Im GEO 600 sorgen dafür unter anderem Messgeräte sowie trockenverdichtenden Schraubenpumpensysteme der Screwline-Serie aus dem Hause Leybold Vacuum. Die Messtechnik muss neben der einfachen Bedienung und Genauigkeit durch eine schnelle Betriebsbereitschaft sehr kurze Reaktionszeiten aufweisen.

Auch Forschungsprojekte in Japan und Italien wurden mit Vakuumtechnologie ausgestattet

Zum Nachweis der Gravitationswellen wurden parallel noch weitere, flankierende Forschungsprojekte in Italien (Virgo) und Japan (Kagra) durchgeführt. Auch an diesen beiden Forschungsstandorten waren Apparaturen mit Equipment von Leybold Vacuum ausgerüstet: Am Virgo-Wellendetektor in der Provinz Pisa sind seit etwa 15 Jahren Messtechnik und Massenspektrometer von Leybold im Einsatz. Und auch das Kagra im japanischen Ida verfügt über das momentan größte Vakuumsystem-Volumen Japans.

Dort ist Oerlikon Leybold Vacuum mit mehreren SP250/RUVAC Systemen vertreten: Screwline-Vakuumpumpen sind trockenverdichtende Vorvakuumpumpen, die nach dem Schraubenprinzip arbeiten. Die robuste Screwline-Pumpenfamilie wurde für die besonderen Anforderungen von F&E- und Industrie-Anwendungen konzipiert. Die innovative Konstruktionsweise erlaubt den Einsatz überall dort, wo zuverlässige, kompakte und wartungsarme Vakuumlösungen gefordert sind. Eine ihrer großen Vorteile, die sie in dieser Anwendung ausspielen konnte, ist ein hohes Maß an Flexibilität in den Einsatzmöglichkeiten. Anschlüsse über Universalflansche bzw. Klammerflansche ermöglichen eine einfache Integration in die Anlage. Durch das verfügbare Zubehör kann die Pumpe, wie in Forschungsanwendungen üblich, an die jeweils individuellen Anforderungen angepasst werden. Optimiert werden diese Pumpen durch die Kopplung mit den bewährten Wälzkolbenpumpen der Ruvac-Serie.

Oerlikon Leybold Vacuum CEO Dr. Martin Füllenbach sagt: „Diese wissenschaftliche Sensation verdeutlicht einmal mehr, welche Bedeutung unsere technologischen Lösungen für Forschungsanwendungen von grundlegender Bedeutung haben. Wir sind stolz, die führenden Forschungsinstitutionen auch zukünftig begleiten und unterstützen zu dürfen“.

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