LIGO-Detektor verbessert Gravitationswellen noch exakter messen

Forscher installieren einen »Quantum Vacuum Squeezer« in den Gravitationswellendetektor LIGO.
Forscher installieren einen »Quantum Vacuum Squeezer« in den Gravitationswellendetektor LIGO.

Mit Hilfe des »Quantum Vacuum Squeezer« konnten die Wissenschaftler die Empfindlichkeit des Gravitationswellen-Detektors LIOGO um 15 Prozent steigern.

Zusätzlich wurde die Leitung des Lasers erhöht. Jetzt kann LIGO die Sender von Gravitationswellen aufspüren, die 400 Mio. Lichtjahre von uns entfernt sind, was die Reichweite um 50 Prozent erhöht. Statt wie bisher durchschnittlich einen Sender pro Monat entdecken, so dürften er mit den Verbesserungen nun in der Lage sein, wöchentlich eine neue Quelle zu messen. Zudem hoffen die Forscher, aus den so detektierten Signalen mehr Informationen als bisher über die Quellen herauslesen zu können, aus denen die Gravitationswellen als stammen. Sie entstehen beispielsweise wenn Schwarze Löcher oder Neutronensterne zusammenstoßen und verschmelzen.

Was der »Quantum Vacuum Squeezer« zusammendrückt, sind grob gesagt die Quantenfluktuationen, die die Messung der durch den Interferometer streichenden Gravitationswellen überlagern und verfälschen. Denn im Vakuum entstehen und vergehen ständig Elementarteilchen inklusive Photonen. Diese Photonen stören die Photonen des Lasers im Detektor. Das eigentliche Signal aus dem Hintergrundrauschen der Quantenfluktuationen heraus zu filtern, ist sehr schwierig. Mit dem »Quantum Vacuum Squeezer« haben die Forscher ein Verfahren entwickelt, das das Vakuum in einer Weise verändert, die die Fluktuationen eingrenzt.

LIGO besteht aus zwei identischen Detektoren, von denen einer in Hanford/Washigton und der andere in Livingston/Lousiana befindet. Sie bestehen jeweils aus zwei rechtwinklig angeordneten Tunneln von 4 km Länge durch die Laserstrahlen geschickt und an Spiegeln reflektiert werden. Am Schnittpunkt der Arme interferieren die Laserstrahlen. Solange die Längen der beiden Arme eines Detektors gleich sind, löscht sich das Licht aus. Sind die Arme unterschiedlich lang – weil eine darüberstreichende Gravitationswelle die Raumzeit kurz stört und einen Arm um den Tausendsten Teil eines Protonendurchmessers verkürzt – ist dies am Interferenzmuster zu erkennen. Jetzt besser als jemals zuvor.