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Astrophysik: Warten auf die Welle

In einem internationalen Forschungsverbund sind Physiker den von Albert Einstein vorhergesagten Schwingungen der Raumzeit auf der Spur. Mit verbesserten Instrumenten hoffen sie jetzt ­darauf, Gravitationswellen endlich direkt nachzuweisen.
Gravitationswellen quer

Kurz vor dem Dorf Ruthe rund 20 Kilometer südlich von Hannover biegt Emil Schreiber in einen Feldweg ein, der auf das Forschungsgelände mit dem Gravitationswellendetektor GEO600 führt. "Rechts in dem Straßengraben verläuft eine der beiden Messstrecken unseres Detektors", erklärt der Doktorand. Angekommen im Bürocontainer holt Schreiber eine Messkurve auf den Computerbildschirm. "Hier sieht man die Erschütterung, die wir gerade eben verursacht haben, als wir mit dem Auto den kleinen Weg entlanggefahren sind." Eigentlich sind die Forscher mit diesem Experiment aber auf der Suche nach Gravitationswellen aus den Tiefen des Weltalls.

Als der geniale Physiker Albert Einstein vor 100 Jahren die allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, krempelte er unsere Vorstellung vom Kosmos gewaltig um. Bis dahin hatten Raum und Zeit als starr und geometrisch unveränderlich gegolten. Von nun an dachte man sich diese beiden Größen aber zu einem dynamischen und geometrisch verformbaren Raum-Zeit-Gefüge verwoben. Mehr noch: Zwei Massen treten jetzt nicht mehr unmittelbar über die Schwerkraft mit­einander in Wechselwirkung, wie es einst Sir Isaac Newton (1643 – 1727) beschrieb. Vielmehr verformt Materie in ihrer Umgebung die Raumzeit. Gerät ein anderer Körper in die Nähe dieser Raumzeit-"Delle", wird er durch sie abgelenkt und auf eine krumme Bahn gezwungen. Selbst Licht folgt der neuen Geometrie. Und wann immer Materie in der Raumzeit ihren Bewegungszustand, also etwa die Richtung oder Geschwindigkeit ändert, vermag sie diese gar in Schwingungen zu versetzen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Je massereicher und kompakter die Objekte, umso stärker fällt der Effekt aus. Dass solche Gravitationswellen existieren, folgerte Einstein ein Jahr nachdem er die Grundlagen seiner neuen Theorie veröffentlicht hatte. Der Physiker glaubte selbst jedoch nicht daran, dass sich diese Schwingungen der Raumzeit jemals würden aufspüren lassen. ...

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