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Laserlicht für Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik
astronews.com
10. Juli 2024
Mit dem Einstein-Teleskop soll in Europa ein
Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation entstehen, der etwa zehn Mal
empfindlicher ist als aktuelle Instrumente. Die Technologien dafür werden in der
Forschungsanlage ETpathfinder in Maastricht entwickelt und getestet.
Nun ist dort eine neue Laserquelle angekommen, die von Forschenden in Hannover
entwickelt wurde.
Das in Maastricht
in einem Reinraumbereich von ETpathfinder
aufgebaute Lasersystem aus Hannover.
Foto: N. Knust /
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik [Großansicht] |
Forschende des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik
(Albert-Einstein-Institut; AEI) und der Leibniz Universität Hannover haben eine
Laserquelle am ETpathfinder in Maastricht aufgebaut, überprüft und in
Betrieb genommen. ETpathfinder ist eine Forschungs- und
Entwicklungseinrichtung für das Einstein-Teleskop, das zukünftige europäische
Gravitationswellen-Observatorium der dritten Generation. Im Laufe dieses Jahres
stehen neben der weiteren Charakterisierung erste vorläufige Tests zur
Einbindung in ETpathfinder an. Die vollständige Integration und regelmäßige
Experimente mit der neuen Laserquelle in ETpathfinder sollen im nächsten Jahr
beginnen.
In einem ersten Schritt haben Forschende des AEI Hannover die von ihnen
entwickelte Laserquelle nach Maastricht transportiert. Dort haben sie das
Lasersystem gemeinsam mit ETpathfinder-Kolleginnen und Kollegen am neuen
Standort in einem Reinraumlabor aufgestellt, die korrekte Funktion aller
Komponenten geprüft und es in Betrieb genommen. "Der Transport nach Maastricht
und der Aufbau unserer neuen Laserquelle am ETpathfinder sind perfekt
gelaufen", sagt Nicole Knust, Doktorandin am AEI Hannover. "Das hochpräzise
Gerät arbeitet in Maastricht nun genauso zuverlässig wie bei uns im Labor in
Hannover und ist bereit für die weitere Integration in ETpathfinder."
Gravitationswellen-Detektoren der dritten Generation – wie das
Einstein-Teleskop in Europa und der Cosmic Explorer in den USA – werden
sich in einigen Aspekten stark von den heutigen Instrumenten unterscheiden und
den Einsatz neuer Technologien erfordern. So wird das Einstein-Teleskop
teilweise auf Temperaturen von -263 °C gekühlt werden, um eine besonders hohe
Empfindlichkeit für Gravitationswellen zu erreichen. Deshalb müssen die Spiegel
und Strahlteiler aus andere Materialien bestehen als bei den heutigen
Detektoren. Diese Materialien sind jedoch für das in den derzeitigen
Gravitationswellen-Observatorien verwendete Laserlicht nicht transparent.
Deshalb muss Laserlicht anderer Wellenlängen zum Einsatz kommen.
Die am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)
und an der Leibniz Universität Hannover entwickelte Laserquelle erzeugt
infrarotes Laserlicht mit einer Wellenlänge von 1550 Nanometern und einer
Leistung von 10 Watt. "Zukünftige Gravitationswellen-Detektoren stellen sehr
hohe Anforderungen an ihre Laserquellen. Um diesen gerecht zu werden, haben wir
das langwelligere Laserlicht durch eine speziell entwickelte Regelungstechnik in
seiner Helligkeit, Farbe, Strahlform und Strahllage höchstpräzise kontrolliert
und aktiv stabilisiert", sagt Fabian Meylahn, wissenschaftlicher Mitarbeiter am
AEI Hannover. "In den nächsten Wochen und Monaten werden wir unser Lasersystem
durch weitere Messungen vollständig charakterisieren und es in das
Datenerfassungssystem integrieren", ergänzt Knust. "Danach stehen erste Tests
an, bei denen das Laserlicht mit optischen Komponenten im Vakuumsystem von
ETpathfinder gekoppelt werden wird".
ETpathfinder ist eine Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur in
Maastricht, die von einer Kollaboration aus mehr als zwanzig
Forschungseinrichtungen aus sieben europäischen Ländern betrieben wird. Dort
wollen Forschende viele der für das Einstein-Teleskop erforderlichen innovativen
Konzepte und Technologien gemeinsam an einem Ort testen, entwickeln und ihre
Kompatibilität charakterisieren.
"ETpathfinder ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu zukünftigen
Gravitationswellen-Detektoren wie dem Einstein-Teleskop. Mit unserer Laserquelle
tragen wir einen Kernbaustein zu ETpathfinder bei", erklärt Benno Willke, Leiter
der Arbeitsgruppe "Laser und gequetschtes Licht" am AEI Hannover und der Leibniz
Universität Hannover. Er ergänzt: "Durch den Betrieb am ETpathfinder können wir
unsere Laserquelle auf Herz und Nieren prüfen und unsere jahrzehntelange
Erfahrung mit dem Bau und Betrieb solcher Lasersysteme erweitern."
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