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Physik-Nobelpreis für Gravitationswellen-Forscher

GW150914 ist das erste jemals direkt gemessene Signal einer Gravitationswelle. Es stammt aus der Verschmelzung zweier gewaltiger Schwarzer Löcher und wurde am 14. September 2015 von den  LIGO-Detektoren in den USA aufgefangen. 1,3 Milliarden Jahre war das Signal unterwegs, bis es die Erde erreichte! Ein Durchbruch, mit dem eine neue Ära der Astrophysik begann!

Gravitationswellen sind Verzerrungen der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Ausgelöst werden sie zum Beispiel durch Schwarze Löcher, Supernovae oder Neutronensterne. Rainer Weiss, Kip Thorne und Barry Barish erhalten am 10. Dezember den Physik-Nobelpreis 2017 "für entscheidende Beiträge zum LIGO-Detektor und die Beobachtung von Gravitationswellen". Inzwischen sind sogar fünf Signale detektiert worden ich bekomme eine Gänsehaut, wenn ich mir vorstelle, wie das gelingen konnte!

Zwei aktuelle Bücher beleuchten die 100-jährige Geschichte der Erforschung von Gravitationswellen und die Physik hinter dieser bahnbrechenden Beobachtung von Einsteins Relativitätstheorie über die indirekte Messung der Wellen mittels Pulsaren bis zur heutigen Messtechnik durch Laser-Interferometer. Genug Stoff, um den Wissensdurst zu stillen!

Kompakter, brandaktueller Überblick
Rüdiger Vaas ist Redakteur beim Magazin bild der wissenschaft und Autor vieler Sachbücher, von Einsteins Relativitätstheorie bis zum gegenwärtigen Stand der Astrophysik und Kosmologie. Hier im Blog habe ich sein letztes Buch Einfach Hawking vorgestellt. Signale der Schwerkraft ist im Oktober erschienen und berücksichtigt alle fünf bisher gemessenen Signale. Vaas gibt einen kompakten, gut verständlichen Überblick zur Entwicklung und dem aktuellen Stand der Gravitationswellen-Forschung. Wir begegnen ihren Pionieren und erfahren, wie perfekt die heutigen Ergebnisse mit den Voraussagen von Einsteins Relativitätstheorie übereinstimmen. Rüdiger Vaas lässt viele beteiligte Wissenschaftler, darunter Nobelpreisträger Kip Thorne, zu Wort kommen – das liest sich spannend wie ein Krimi! Manchmal geht allerdings der Alliterationswahn mit ihm durch. Da ist von "Dramen der Dunkelheit", "kosmischen Kräuselungen" und "Arien der Astronomie" die Rede. Ein bisschen Pathos muss wohl sein. In seinem Buch betont Vaas die Gemeinschaftsleistung von mehr als 1.000 Wissenschaftlern der LIGO-Kollaboration, die zum Erfolg beitrugen. Vor allem würdigt er den Beitrag des Teams um Karsten Danzmann, Leiter des Laser-Interferometers GEO600 bei Hannover. Dort werden neue Techniken entwickelt und getestet und die Laser ständig verfeinert, um die Messempfindlichkeit zu verbessern. (Beim Tag der offenen Tür 2014 habe ich die Anlage besucht und durfte den Wissenschaftlern ein Loch in den Bauch fragen!) Der Autor erklärt uns die Hypothesen und Spekulationen zu den Signalen der Schwerkraft. Könnten sie sogar von primordialen Schwarzen Löchern aus der Frühzeit des Universums stammen? Steckt vielleicht die Dunkle Materie dahinter? Stammen sie aus anderen Dimensionen? Das sind nur einige von vielen spannenden Fragen, die sich eröffnen!
Das Buch enthält zahlreiche schwarz-weiße Abbildungen, die die Kernaussagen untermauern, und eine Tabelle mit den wichtigsten Daten aller fünf Gravitationswellen-Signale.

Anspruchsvolles Buch mit hohem Nerd-Faktor
Wer tiefer in die Materie einsteigen will und vor Gleichungen nicht zurückschreckt, ist mit dem Buch 10 Dinge, die Sie über Gravitationswellen wissen wollen von Andreas Müller bestens bedient. Der Astrophysiker arbeitet am Exzellenzcluster Universe der TU München als Wissenschaftsmanager und hält regelmäßig und leidenschaftlich gern, wie er bekennt! Vorträge zu Themen der Physik. Außerdem ist er Autor mehrerer Sachbücher zur Astrophysik, zum Beispiel über Raum und Zeit. Im aktuellen Buch geht er ausführlich auf die Physik ein, die hinter den Gravitationswellen steckt. Er definiert die wichtigsten Begriffe und weiht uns in Berechnungsmethoden ein. Die Basis der Gravitationswellenphysik ist Einsteins berühmte Quadrupolformel, die natürlich erläutert wird. Darüber hinaus erfahren wir, wie man die Gravitationswellen-Leuchtkraft oder die Chirp-Masse eines Doppelsternsystems berechnen kann. Es ist also ein Buch mit hohem Nerd-Faktor, das sich explizit auch an Lehrende richtet, die für ihren Schulunterricht "ein bisschen Futter" brauchen. Für Leute wie mich, die die Schulmathematik und –physik erfolgreich verdrängt haben, sind seine Erläuterungen recht anspruchsvoll. Das eine oder andere habe ich nur überflogen. Doch beim Querlesen hat mich der Autor immer wieder mit seinen witzigen Formulierungen eingefangen. Wie ich schon auf der Frankfurter Buchmesse feststellen konnte, hat Müller Spaß am Erklären und wählt anschauliche Beispiele, die zur komplizierten Physik hinführen. Da lese ich doch gern, ob es weh tut, wenn eine Gravitationswelle mich trifft, oder was in einem sterbenden Stern passiert. In diesem Buch kann man auch wunderbar gezielt nachschlagen. Es ist logisch gegliedert mit selbsterklärenden Kapitel-Überschriften, einem Index und einem Glossar, außerdem fantastischen Fotos und Grafiken in Farbe. Für jedes der zehn Kapitel hat Andreas Müller einen Forscher zu dessen Spezialgebiet interviewt, darunter auch Nobelpreisträger Rainer Weiss und Marco Drago, den jungen Forscher, der das erste Gravitationswellen-Signal am Computer entdeckte. So wird deutlich, wie weit gespannt dieses Forschungsfeld ist und wieviel Potential darin steckt. Der Epilog enthält ein urkomisches Interview, das Müller mit sich selbst geführt hat.

In beiden Büchern ist die Begeisterung der Autoren und natürlich der beteiligten Forscher für die Errungenschaften auf dem Gebiet der Gravitationswellenforschung spürbar. Wir erfahren, wohin der Weg mit neuen Detektoren führen wird und welche Erkenntnisse sich die Wissenschaftler aus der Gravitationswellenforschung erhoffen. Also, am besten liest man sie beide!

Rüdiger Vaas: Signale der Schwerkraft – Gravitationswellen
Kosmos Verlag 2017, 208 Seiten
ISBN 978-3-440-15957-6

Andreas Müller: 10 Dinge, die Sie über Gravitationswellen wissen wollen
Springer Verlag 2017, 255 Seiten
ISBN 978-3-662-54408-2

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6 thoughts on “Physik-Nobelpreis für Gravitationswellen-Forscher

  1. Gerhard

    Das sind relativ schmale Bändchen! Insofern eigentlich zu schaffen.
    Hoffentlich können wir als Menschheit noch lange forschen! Es ist sozusagen irre, was man alles entdeckt und dass noch soviel Spielraum ist. Gottfried Schatz meinte ja in einem Interview mit dem Schweizer Fernsehen, daß man recht bald an eine Grenze käme. Mich würde doch interessieren, wann dieser Zeitpunkt erreicht wäre. Auslöser für seine Bemerkung war die immense Komplexität, gerade in der Biochemie.

    Antworten
    1. Petra Wiemann

      Lieber Gerhard,
      leider habe ich die Aussage von Gottfried Schatz nicht finden können. Ich kann mir nicht vorstellen, dass wir irgendwann an eine Grenze der Erkenntnis gelangen, weil sich immer wieder neue Forschungsmethoden und neue Fragestellungen auftun. Es bleibt spannend!

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