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«Der Nobelpreis für den sensationellen Nachweis von Gravitationswellen war nur eine Frage der Zeit», sagt UZH-Physiker Philippe Jetzer, und fügt hinzu: «Ein bisschen geht dieser Nobelpreis auch an die Schweiz.» Denn immerhin hat Albert Einstein grosse Teile seiner Allgemeinen Relativitätstheorie in der Schweiz entwickelt, auch wenn er seinen Aufsatz «Über Gravitationswellen» nach seinem Umzug nach Berlin veröffentlicht hat. Ausserdem sind auch Schweizer Forschende beim LIGO-Konsortium dabei.
Vor rund hundert Jahren postulierte Einstein, dass beschleunigte Massen Störungen in der Raumzeit verursachen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit wellenförmig ausbreiten. Besonders grosse kosmische Ereignisse wie die Kollision von Schwarzen Löchern oder die Explosion von Sternen erzeugen Gravitationswellen, die auf der Erde nachweisbar sind. Einstein selbst glaubte allerdings an die direkte Nachweisbarkeit der Gravitationswellen.
Neue Ära in der Astrophysik
Im Vergleich zu anderen physikalischen Kräften wie dem Elektromagnetismus sind Gravitationswellen sehr schwach. Der erstmalige Nachweis von Gravitationswellen gelang im September 2015. Am 11. Februar 2016 veröffentlichte das Laser-Interferometrie-Gravitations-Observatorium in Harvard (LIGO) die Messergebnisse. Der direkte Nachweis, der im Februar 2016 bekannt gegeben wurde, sorgte für Furore und läutete eine neue Ära der Astrophysik ein.
Philippe Jetzer, der sich als Physiker seit vielen Jahren mit den schwierig zu messenden Gravitationswellen befasst, freut sich über den Entscheid der Stockholmer Jury. Schade sei nur, dass nicht das gesamte Forschungskonsortium ausgezeichnet werde. Zum LIGO-Konsortium gehören über 1000 Forschende aus 20 Ländern. Der Nobelpreis lässt aber nur maximal drei Preisträger zu. Die Auszeichnung erhalten die US-Forscher Rainer Weiss vom Massachusetts Institute of Technology sowie Barry C. Barish und Kip S. Thorne vom California Institute of Technology, wie die schwedische Akademie der Wissenschaften am Dienstag in Stockholm mitteilte.
Philippe Jetzer feiert in Paris
Parallel zum LIGO-Konsortium beteiligt sich auch die europäische Raumfahrtagentur ESA an der Jagd nach Gravitatinswellen. Die Mission trägt den Namen LISA (Laser Interferometer Space Antenne). Philippe Jetzer ist als einer der massgeblichen Köpfe daran beteiligt. «Die beiden Projekte LISA und LIGO stehen nicht in Konkurrenz zueinander, sondern ergänzen sich», sagt Jetzer.
Während das LIGO-Projekt von der Erde aus operiert, soll LISA Gravitationswellen von einem Observatorium im Weltall aus messen, was weitaus genauere Ergebnisse verspricht.
Die vorbereitende Mission des Satelliten Lisa Pathfinder, die im Dezember 2015 begann, dient dem Test neuartiger Messmethoden, die dereinst im All eingesetzt werden soll. Die Erwartungen, die in LISA Pathfinder gesetzt wurden, wurden bisher mehr als erfüllt. Die europäische Raumfahrtagentur ESA erklärte «LISA Pathfinder» deshalb zur «Mission des Jahres», was heute in Paris gefeiert wird. «Da jetzt auch noch der Nobelpreis an dieses Forschungsgebiet ging, sind wir umso glücklicher», sagt Jetzer.
Anfänge des Universums
Die ermutigenden Ergebnisse des LISA-Projekts sind alles andere als Business as usual. Mit LISA Pathfinder stehen neue und wegweisende Technologien auf dem Prüfstand. Sie basieren auf sich frei bewegenden Massen im Satelliten, die beim Durchgang einer Gravitationswelle gestört würden. Obwohl nur kosmische Grossereignisse wie die Verschmelzung supermassiver schwarzer Löcher oder Explosionen einer Supernova solche Wellen hervorrufen, sind ihre Auswirkungen auf die Schwerkraft minimal: Ihre Störungen liegen im Bereich eines Bruchteils eines Atomdurchmessers. Mit der Laserinterferometrie lassen sie sich diese kleinsten Bewegungen nachweisen, indem Laserstrahlen hin und her gespiegelt werden.
Die präzise Messung von Gravitationswellen wird es ermöglichen, bisher nicht direkt wahrnehmbare kosmische Ereignisse wie die Fusion von schwarzen Löchern detailliert zu beschreiben. Mit etwas Glück, sagt Jetzer, wird man mithilfe der Messung von Gravitationswellen bis an den Anfang des Universums zurückblicken können.
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