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Mess- und Vakuumtechnik Einstein hatte wieder recht – Mess- und Vakuumtechnik ermöglicht Nachweis von Gravitationswellen

| Redakteur: Katharina Juschkat

Ein Jahrhundert, nachdem Albert Einstein das Bestehen von Gravitationswellen prognostiziert hat, ist deren Existenz jetzt wissenschaftlich belegt worden. Einen wichtigen Beitrag zu dieser Erkenntnis amerikanischer und deutscher Weltraumforscher hat das Vakuum- und Messequipment von Oerlikon Leybold Vacuum geleistet.

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Vor einem Jahrhundert prognostizierte Albert Einstein im Zuge seiner allgemeinen Relativitätstheorie die Existenz von Gravitiationswellen. Wissenschaftlich nachweisen konnte man das erst Anfang des Jahres 2016.
Vor einem Jahrhundert prognostizierte Albert Einstein im Zuge seiner allgemeinen Relativitätstheorie die Existenz von Gravitiationswellen. Wissenschaftlich nachweisen konnte man das erst Anfang des Jahres 2016.
(Bild: pixabay/CC0 Public Domain)

Nach rund 100 Jahren steht nun fest, dass Albert Einstein auch im Fall der Gravitationswellen Recht hatte. Seitdem ist es amtlich: Schwerkraft entsteht, weil Masse den Raum und die Zeit krümmt. Mit dem wissenschaftlichen Bild vom „Klang des Universums“ beschäftigen sich Astronomen rund um den Globus bereits seit einem halben Jahrhundert. Die Krümmung der Raumzeit durch die Massen und die davon ausgehenden Gravitationswellen, die sich durch das Universum bewegen – dies waren bislang nur hypothetische Annahmen. Jetzt ist allerdings die irdische Vermessung der Längenveränderungen in den Wellen geglückt. Unter Einsatz von extrem nachweisempfindlicher Messtechnik und Vakuumtechnik des Kölner Unternehmens Leybold Vacuum.

Winzig kleine Wellen mit Gravitationswellendetektoren entschlüsselt

Ohne Gravitationswellendetektoren wie den Geo 600 am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover hätten die winzig kleinen Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, gar nicht entschlüsselt werden können. Der Detektor hat dabei eine strategisch wichtige Funktion während der Forschungen erfüllt: In Hannover wurden große Teile der Instrumente entwickelt und getestet, mit denen die beiden großen amerikanischen Ligo-Messstationen in Livingston und Hanford Einsteins Gravitationswellen letztlich dokumentieren konnten.

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Ligo misst dabei die Raumzeit mit zwei 4 km langen Röhren, die wie eine Pipeline auf dem Boden aufeinandertreffen. Über ein Lasersystem im Innern der Röhren lässt sich die Länge der Arme genau überwachen. Läuft eine Gravitationswelle durch die Anlage, staucht und streckt sie die Arme unterschiedlich stark.

Messtechnik muss schnell und einfach zu bedienen sein

Erst auf der Basis der hohen Nachweisempfindlichkeit der Messinstrumente können Größenordnungen von einem Zehntausendstel eines Atomkerndurchmessers überhaupt detektiert werden. Im Geo 600 sorgen dafür unter anderem Messgeräte sowie trockenverdichtende Schraubenpumpensysteme der Screwline-Serie. Die Messtechnik muss neben der einfachen Bedienung und Genauigkeit durch eine schnelle Betriebsbereitschaft sehr kurze Reaktionszeiten aufweisen.

Zum Nachweis der Gravitationswellen wurden parallel noch weitere, flankierende Forschungsprojekte in Italien (Virgo) und Japan (Kagra) durchgeführt. Auch an diesen beiden Forschungsstandorten waren Apparaturen mit Equipment von Leybold Vacuum ausgerüstet: Am Virgo-Wellendetektor in der Provinz Pisa sind seit etwa 15 Jahren Messtechnik und Massenspektrometer von Leybold im Einsatz. Und auch das Karga im japanischen Ida verfügt über das momentan größte Vakuumsystem-Volumen Japans. Dort ist Oerlikon Leybold Vacuum mit mehreren SP250/Ruvac Systemen vertreten

Vakuumpumpen sollen flexibel und einfach anzuschließen sein

Screwline-Vakuumpumpen sind trockenverdichtende Vorvakuumpumpen, die nach dem Schraubenprinzip arbeiten. Die Screwline-Pumpenfamilie wurde für die besonderen Anforderungen von F&E- und Industrie-Anwendungen konzipiert. Die Konstruktionsweise soll den Einsatz überall dort erlauben, wo zuverlässige, kompakte und wartungsarme Vakuumlösungen gefordert sind. Eine ihrer Vorteile, die sie in dieser Anwendung ausspielen konnte, ist ein hohes Maß an Flexibilität in den Einsatzmöglichkeiten. Anschlüsse über Universalflansche bzw. Klammerflansche ermöglichen eine einfache Integration in die Anlage. Durch das verfügbare Zubehör kann die Pumpe, wie in Forschungsanwendungen üblich, an die jeweils individuellen Anforderungen angepasst werden. Optimiert werden diese Pumpen durch die Kopplung mit den Wälzkolbenpumpen der Ruvac Serie.

Oerlikon Leybold Vacuum CEO Dr. Martin Füllenbach sagt: „Diese wissenschaftliche Sensation verdeutlicht, welche Bedeutung unsere technologischen Lösungen für Forschungsanwendungen haben können. Wir sind stolz, die führenden Forschungsinstitutionen auch zukünftig zu begleiten und zu unterstützen.“ (kj)

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