Unser KosmosWenn Gravitation auf Quanten trifft

Vortragsreihe mit der Akademie der Wissenschaften

Vortragsreihe mit der Akademie der WissenschaftenWenn Gravitation auf Quanten trifft

Die Gravitation ist eine der vier physikalischen Grundkräfte. Sie wird sehr präzise durch die Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben. Die elektromagnetische Kraft ist die zweite Kraft, die uns täglich begegnet. Nicht nur Magnetismus und Elektrizität, sondern auch alles Licht entsteht durch sie. Schließlich gibt es noch die starke und die schwache Kernkraft, die beide der elektromagnetischen Kraft auf winzigsten Abständen entgegenwirken. Diese drei Kräfte lassen sich sehr elegant im Rahmen der Quantentheorie beschreiben. Allerdings ist es trotz jahrzentelanger Forschung bisher nicht gelungen, die beiden großen Theorien des 20. Jahrhunderts in eine „Theorie der Quantengravitation“ zusammenzuführen.

Dabei gibt es wichtige Beispiele, wo Gravitation und Quantenphysik gemeinsam wirken. In der Vortragsreihe werden die vier spektakulärsten Fälle betrachtet. Schwarze Löcher sollten nach der Quantentheorie winzigste Strahlungsmengen an das Universum abgeben, die letztendlich zu ihrer Auflösung führen sollten. Und wussten Sie, dass Weiße Zwerge und Neutronensterne nur aufgrund der Quantenphysik existieren können? Seit 2019 nutzen alle Gravitationswellenobservatorien quantengequetschtes Laserlicht, dessen Eigenschaften Albert Einstein vollends über die Quantentheorie hätten verzweifeln lassen. Vielleicht sind es die Gravitationswellen, die uns helfen werden, die Verbindung von Gravitation und Quantenphysik zu verstehen.

Eintritt: 6,50 Euro. Dauer ca. 90 Minuten.

02.02.2023: Vortrag von Prof. Dr. Roman SchnabelBeobachtung von Gravitationswellen mit quantengequetschtem Laserlicht

Quantengequetschtes Laserlicht offenbart die ganze Eigenart der Quantenphysik. Als völlig neue Hochtechnologie hat es sich zudem jüngst als kostengünstige Alternative erwiesen, um die Beobachtung von Gravitationswellen zu verbessern. Unser Sonnensystem wird permanent von Gravitationswellen durchstrahlt, die von weit entfernten schwarzen Löchern produziert werden und theoretisch von der Allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben sind. Albert Einstein, der Gravitationswellen vorhersagte und die Quantentheorie mitbegründete, aber auch kritisierte, wäre verblüfft, wenn er wüsste, dass heute quantengequetschtes Laserlicht die Beobachtung von Gravitationswellen verbessert.

16.02.2023: Vortrag von Juniorprof. Dr. Oliver GerberdingDas Weltraumteleskop LISA und die Gravitationswellen des Urknalls

Die direkte Detektion von Gravitationswellen mit erdgebundenen Detektoren gelang 2015 zum ersten Mal und wurde 2017 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Seitdem wurden fast 100 Ereignisse registriert, wie die Verschmelzung von stellaren Schwarzen Löchern und Neutronensternen. Diese Beobachtungen sind komplementär zu bisherigen Formen der Astronomie und sie erlauben es auch Dinge zu beobachten, die dunkel sind, also keine elektromagnetische Strahlung abgeben. Mit der Satellitenmission LISA, der Laser Interferometer Space Antenna, werden in den 2030ern auch im Weltraum Gravitationswellen vermessen, aber bei viel niedrigeren Frequenzen. Mit einer Armlänge von 2,5 Millionen Kilometern wird LISA das größte Observatorium, das je realisiert wurde. So können Wellen von Ereignissen entdeckt werden bei denen noch größere Massen involviert sind, wie die Verschmelzung von supermassiven Schwarzer Löchern, oder Ereignisse die sehr früh in der Geschichte unseres Kosmos geschahen und damit stark rot-verschoben sind. LISA kann es sogar ermöglichen, Gravitationswellen des Urknalls selbst zu beobachten um damit Aufschluss über die Quantenprozesse zu einer Zeit zu geben, als das Universum viel kompakter und hoch-energetisch war.

Die nächsten Termine

Spielplan

02.02. Do 19:30 Uhr Verfügbar
16.02. Do 19:30 Uhr Verfügbar