Einsteins Erbe
An Albert Einsteins Theorien arbeiten sich immer noch Physiker auf der ganzen Welt ab – zum Beispiel an seiner Vorhersage der sogenannten Gravitationswellen. Diese prognostizierte das Genie im Jahr 1915 – allerdings nur auf dem Papier. Ein direkter Nachweis ist bis heute nicht gelungen.
Hannover, Welfengarten, vor dem Hauptportal der Universität. 45 vorwiegend junge Menschen steigen in den vorgefahrenen Bus. Die Physiker – Teilnehmer einer Tagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft – wollen sich GEO 600 anschauen – einen sogenannten „Gravitationswellendetektor“.
Dr. Harald Lück leitet die ungewöhnliche Exkursion:
„Guten Tag allerseits. Ich möchte mich kurz vorstellen. Mein Name ist Harald Lück, komme vom Albert Einstein Institut im Institut für Gravitationsphysik hier in Hannover. Und ich werde nun diese Gelegenheit nutzen, da Sie mir nicht entkommen können, Ihnen schon mal auf der Fahrt ein bisschen was zu erzählen, als Grundlage für den Besuch von GEO600.“
Dr. Harald Lück leitet die ungewöhnliche Exkursion:
„Guten Tag allerseits. Ich möchte mich kurz vorstellen. Mein Name ist Harald Lück, komme vom Albert Einstein Institut im Institut für Gravitationsphysik hier in Hannover. Und ich werde nun diese Gelegenheit nutzen, da Sie mir nicht entkommen können, Ihnen schon mal auf der Fahrt ein bisschen was zu erzählen, als Grundlage für den Besuch von GEO600.“
Einstein lächelt von der Krawatte
Auf der Krawatte des Physikers lächelt Albert Einstein mit Pfeife und wirrem Haar. Über dem Portrait steht seine berühmte Formel: e = mc2. Einstein ist auch der Auslöser für die fieberhafte Suche nach Gravitationswellen. Überall dort, wo große Himmelsmassen schnell bewegt werden, bei Sternenexplosionen zum Beispiel, müssen seiner Theorie zufolge Gravitationswellen entstehen. Sollten diese Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, auf unseren Globus treffen, würden sie die Ausdehnung der Erdkugel für Bruchteile einer Sekunde verändern.
Soweit zur Theorie. Beobachtet hat das bislang aber noch niemand. Deshalb der Detektor, erklärt Harald Lück während der 40-minütigen Fahrt im Bus:
„Der Witz ist nun, dass diese Längenänderungen winzig, winzig klein sind. Selbst wenn wir eine sehr starke Gravitationswelle annehmen, dann entsteht eine Längenänderung in der Größenordnung von ungefähr 10 hoch -22. Das wäre eine Gravitationswelle, die alle paar Jahre mal der Fall wäre.“
Eine Längenänderung von 10 hoch -22 bedeutet, dass sich ein Seil von der Erde bis zur Sonne lediglich um den Durchmesser eines Atoms verkürzen oder verlängern würde. Beim Gravitationswellendetektor GEO600 – mit einer Länge von 600 Metern – wäre es dagegen nur ein Bruchteil davon. So eine winzige Änderung zu erkennen ist die eigentliche Herausforderung vor Ort.
Harald Lück: „So, jetzt sind wir angekommen. Und dann steigen wir mal alle aus und ich erzähle draußen weiter.“
Soweit zur Theorie. Beobachtet hat das bislang aber noch niemand. Deshalb der Detektor, erklärt Harald Lück während der 40-minütigen Fahrt im Bus:
„Der Witz ist nun, dass diese Längenänderungen winzig, winzig klein sind. Selbst wenn wir eine sehr starke Gravitationswelle annehmen, dann entsteht eine Längenänderung in der Größenordnung von ungefähr 10 hoch -22. Das wäre eine Gravitationswelle, die alle paar Jahre mal der Fall wäre.“
Eine Längenänderung von 10 hoch -22 bedeutet, dass sich ein Seil von der Erde bis zur Sonne lediglich um den Durchmesser eines Atoms verkürzen oder verlängern würde. Beim Gravitationswellendetektor GEO600 – mit einer Länge von 600 Metern – wäre es dagegen nur ein Bruchteil davon. So eine winzige Änderung zu erkennen ist die eigentliche Herausforderung vor Ort.
Harald Lück: „So, jetzt sind wir angekommen. Und dann steigen wir mal alle aus und ich erzähle draußen weiter.“
GEO600 besteht aus zwei langen Röhren
Der Bus hält auf einem asphaltierten Parkplatz. Rings herum freies Feld, soweit das Auge reicht. Wer spektakuläre Bauten erwartet, wird enttäuscht. Nur ein paar Container verstellen den Blick. Tatsächlich erschließt sich der Detektor erst bei genauerem Hinsehen. GEO600 besteht nämlich aus zwei 600 Meter langen Röhren, wobei die Stahlrohre etwas versteckt in einem Graben liegen. Fast könnte man an Abfluss- oder Bewässerungsrohre denken. Dort, wo die beiden Röhren im rechten Winkel aufeinander treffen, steht ein etwa zehn Meter großer Container – das „Zentralhaus“
Harald Lück: „OK, dann gehen wir jetzt in das Zentralhaus von GEO600. Wie sie schon auf den Schirmen gesehen hatten, sind die Laser angeschaltet. Deswegen müssen wir aus Sicherheitsgründen Laserschutzbrillen aufsetzen. Die finden Sie hier. Außerdem möchte ich Sie bitten, diese Überschuhe hier anzuziehen, damit wir verhindern, dass wir den gröbsten Dreck da reintragen.“
Laserstrahlen sind der Dreh- und Angelpunkt der Anlage. Sie laufen in die Stahlröhren hinein und werden über Spiegel am Ende zurückreflektiert. Sollte tatsächlich einmal eine Gravitationswelle auf die Erde treffen und die Röhren um den Bruchteil eines Atomdurchmessers in die Länge ziehen, würden sie das alles fein säuberlich registrieren. An die 20 Jahre läuft die Anlage, doch bislang ist nie auch nur der Hauch einer Gravitationswelle gemessen worden.
Für Besucher, darunter Hans Jürgen Tödt, ein pensionierter Maschinenbau-Ingenieur, ist die Anlage irgendwie schleierhaft:
„Diese Forschung ist mir ein bisschen zu hoch, um das zu verstehen. Aber dass es so etwas gibt, das habe ich natürlich auch schon mal gehört.“
Der 78-Jährige ist eine Ausnahme in der Reisegruppe. Die anderen Besucher sind knapp über zwanzig, angehende Physiker und wohl vertraut mit Gravitationswellen und der Relativitätstheorie von Albert Einstein.
Richard Hartmann zum Beispiel, Physikstudent aus Dresden, kokettiert da gerne mit seinem Wissen. Mit seinen Wind zerzausten langen Haaren könnte er auch fast schon als junger Einstein durchgehen:
„Das Zusammenbringen von Quantenmechanik und Gravitationstheorie, das ist ja so eines der ganz großen Rätsel, die irgendwie gerade anstehen. Und deswegen bin ich auch hier. Weil ich es spannend finde, zu sehen, was ist da gerade ‚state of the art‘? Und wo ist da der Plan? Lohnt es, sich neue Theorien auszudenken? Ist denn die Technik in der Lage, die eventuell auch zu bestätigen?“
Harald Lück: „OK, dann gehen wir jetzt in das Zentralhaus von GEO600. Wie sie schon auf den Schirmen gesehen hatten, sind die Laser angeschaltet. Deswegen müssen wir aus Sicherheitsgründen Laserschutzbrillen aufsetzen. Die finden Sie hier. Außerdem möchte ich Sie bitten, diese Überschuhe hier anzuziehen, damit wir verhindern, dass wir den gröbsten Dreck da reintragen.“
Laserstrahlen sind der Dreh- und Angelpunkt der Anlage. Sie laufen in die Stahlröhren hinein und werden über Spiegel am Ende zurückreflektiert. Sollte tatsächlich einmal eine Gravitationswelle auf die Erde treffen und die Röhren um den Bruchteil eines Atomdurchmessers in die Länge ziehen, würden sie das alles fein säuberlich registrieren. An die 20 Jahre läuft die Anlage, doch bislang ist nie auch nur der Hauch einer Gravitationswelle gemessen worden.
Für Besucher, darunter Hans Jürgen Tödt, ein pensionierter Maschinenbau-Ingenieur, ist die Anlage irgendwie schleierhaft:
„Diese Forschung ist mir ein bisschen zu hoch, um das zu verstehen. Aber dass es so etwas gibt, das habe ich natürlich auch schon mal gehört.“
Der 78-Jährige ist eine Ausnahme in der Reisegruppe. Die anderen Besucher sind knapp über zwanzig, angehende Physiker und wohl vertraut mit Gravitationswellen und der Relativitätstheorie von Albert Einstein.
Richard Hartmann zum Beispiel, Physikstudent aus Dresden, kokettiert da gerne mit seinem Wissen. Mit seinen Wind zerzausten langen Haaren könnte er auch fast schon als junger Einstein durchgehen:
„Das Zusammenbringen von Quantenmechanik und Gravitationstheorie, das ist ja so eines der ganz großen Rätsel, die irgendwie gerade anstehen. Und deswegen bin ich auch hier. Weil ich es spannend finde, zu sehen, was ist da gerade ‚state of the art‘? Und wo ist da der Plan? Lohnt es, sich neue Theorien auszudenken? Ist denn die Technik in der Lage, die eventuell auch zu bestätigen?“
Alle Apparate sind ins Leere gelaufen
Nur gefunden hat man bis heute nichts. Auch die Apparate in den USA, in Japan, Italien oder Australien sind bislang ins Leere gelaufen. Nun sollen in Hannover bessere und teurere Geräte her, die noch empfindlicher auf Gravitationswellen reagieren, die Albert Einstein vor rund 100 Jahren auf einem Stück Papier postulierte. Zehn Millionen Euro sind schon investiert. Wie viele es noch werden, das steht wohl in den Sternen.
Selbst wenn sich dann immer noch keine Gravitationswellen zeigen, wäre dies nach Ansicht von Harald Lück kein Problem – wenigstens rein physikalisch betrachtet:
„Wenn wir keine Gravitationswellen sehen, dann stimmt irgendwas mit den Modellen nicht. Und das wäre eben auch ein sehr interessanter, wissenschaftlicher Aspekt.“
Selbst wenn sich dann immer noch keine Gravitationswellen zeigen, wäre dies nach Ansicht von Harald Lück kein Problem – wenigstens rein physikalisch betrachtet:
„Wenn wir keine Gravitationswellen sehen, dann stimmt irgendwas mit den Modellen nicht. Und das wäre eben auch ein sehr interessanter, wissenschaftlicher Aspekt.“