Gravitationswellen

[4 Vitamins]

ich dachte immer nachbeben (gravitationswellen) sind klar bewiesen.
wie es scheint ist es reiner glaube.
Irrte einstein etwar?

http://www.faz.net/s/Rub6E2D1F09C983403B8EC7549AB44FA0EF/Doc~E284D614C027E43C88C638359A3E783CA~ATpl~Ecommon~Scontent.html

26. August 2009 In der Nähe der amerikanischen Stadt Hanford im Bundesstaat Washington wandeln Astronomen auf den Spuren von Albert Einstein. Mit zwei riesigen Laser-Interferometern mit Armlängen von zwei beziehungsweise vier Kilometern wollen sie die Gravitationswellen aufspüren, deren Existenz der Vater der Relativitätstheorie 1916 vorausgesagt hat. Die Wellen, die etwa bei Supernovae-Explosionen sowie bei den Kollisionen von Neutronensternen oder Schwarzen Löchern entstehen sollten, würden den Raum und die Zeit gewissermaßen zum Beben bringen.

Seit fast fünf Jahrzehnten versuchen die Forscher, die kosmischen „Erschütterungen“ direkt nachzuweisen, doch blieben alle Bemühungen bisher erfolglos. Auch während der Messphase von 2005 bis 2007 haben die Astronomen der Ligo-Kollaboration, die neben den beiden Instrumenten in Hanford noch ein Interferometer in Livingston (Louisiana) betreibt, noch immer keine Gravitationswellen registriert, wie die Auswertung der Daten jetzt gezeigt hat.
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Doch das Ergebnis ist für die Wissenschaftler keine Enttäuschung. Im Gegenteil. Die Daten liefern erstmals eine Obergrenze für die Stärke der Gravitationswellen, die innerhalb von Bruchteilen der ersten Sekunde nach dem Urknall entstanden sein könnten und bis heute - ähnlich wie der Mikrowellenhintergrund - eine Art Hintergrundrauschen bildeten. Nach heutiger Vorstellung dehnte sich das Universum damals rasch aus. Die elektromagnetische- und schwache Kraft formten sich, und es könnten einigen kosmologischen Modellen zufolge sogenannte kosmische Strings existiert haben. Dabei handelt sich um schleifenförmige Objekte, die sich im Zuge der inflationären Expansion ausdehnten, immer stärker zu vibrieren begannen, bis sie schließlich zerfielen, wobei sie möglicherweise einen Hintergrund von Gravitationswellen erzeugten. Diesen konnten die Forscher des Ligo-Projekts trotz der großen Empfindlichkeit der drei Interferometer nicht nachweisen („Nature“, Bd. 460, S. 990).

Damit scheiden nun einige - wenn auch exotische - Vorstellungen vom frühen Kosmos aus. Gravitationswellen, die die Erde und damit die Ligo-Interferometer erreichten, würden die kilometerlangen rechtwinkligen Arme verformen, in denen Laserstrahlen hin- und herlaufen und zur Überlagerung gebracht werden. Ein solches Interferenzmuster kann noch Längenänderungen registrieren, die kleiner sind als der Durchmesser eines Atomkerns.

gruss

[Chemiker]

Reiner Glaube? Einstein Irrte? Woran machst Du das fest? Man hat eben noch keinen Nachweis erbringen können. Vielleicht sind die Geräte noch nicht empfindlich genug oder die Störungen zu groß für einen deutlichen Nachweis.
Bevor es nicht im Weltraum ein Interferometer gibt erwarte ich persönlich da auch keinen Nachweis, da es auf der Erde einfach zu viele Störquellen gibt und die Genauigkeit eben auch geringer ist (je größer die Entfernung der Spiegel, desto höher die Auflösung).

[No.3]

ich dachte immer nachbeben (gravitationswellen) sind klar bewiesen.
wie es scheint ist es reiner glaube.
Irrte einstein etwar?

*uffz*

man ist dabei versuchen es zu messen, man misst aber (noch) nichts. Es könnte aber auch an den zu unempfindlichen Messgeräten liegen.

Man findet in Lebensmitteln o.ä. immer mehr Umweltgifte o.ä. aber nicht weil es immer mehr Gift gibt, sondern weil die Messmethoden immer besser werden.

Ansonsten ist es kein Glaube, sondern eine Theorie.



Im Gegensatz zu Gott, dessen Existenz anscheinend als bewiesen gilt , ja ne, is klar...

[Monger]

Ist mir jetzt ehrlich gesagt auch neu. Hätte auch erwartet, dass die mittlerweile klar nachgewiesen wurden.

DASS die Gravitation durch lokale Einflüsse beeinflussbar ist, lässt sich ja z.B. mit dem Gravitationslinseneffekt klar nachweisen. Ich vermute, das Problem einer Gravitationswelle ist, dass sie ja nur entstehen kann wenn die Gravitation oszilliert. Es dürfte nicht viele Phänomene im Universum geben die so massive Verwerfungen der Raumzeit mit sich bringen. Der Urknall ist wohl eins davon.

Und so wie ich das verstanden habe, geht es hier ja um eine direkte Beobachtung, d.h. es wird direkt die Gravitationsänderung auf diese langen Antennen gemessen. Der indirekte Nachweis über optische Effekte ist wahrscheinlich schon lange gelungen, nur halt der direkte nicht.
Ist aber nachvollziehbar, weil die Gravitation ist halt die schlüpfrigste aller Feldkräfte.

[Neomi]

Wer weiß, vielleicht sind die Messungen ja längst genau genug, unterliegen aber einen Denkfehler. Wie soll eine Längenänderung registriert werden, wenn eine Verkürzung von einer direkt folgenden Verlängerung der Strecke gleich wieder ausgeglichen wird? Wellen schlagen ja meist in beide Richtungen aus. Integriert man z.B. die Sinusfunktion über ein Vielfaches von 2*Pi, landet man ja auch bei 0. Da ich mich mit den Theorien über Gravitationswellen nicht auskenne, reine Spekulation meinerseits.

[Julius]

Ich hab vor ein paar Wochen die Sendung Alpha Centaurie im Internet gefunden und das ganze Fasziniert und interessiert mich sehr. Vielleicht könnt ihr mir aber eine Frage zur Gravitation erklären die ich mir seit gut 1 Woche stelle:
Woher kommt die Energie dafür? Wenn ich hoch hüpfe zieht mich eine Kraft runter. Woher stammt diese Energie?

PS: anbei ein Link von einer meiner Lieblingsseiten zu dem Thema: " Gravitationswellen-Hintergrund anders als erwartet"
http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-10380-2009-08-21.html

[Spasstiger]

Woher stammt diese Energie?
Potentielle Energie. Diese wird dem System zugeführt, in dem man sich Gravitationszentrum wegbewegt. Wenn du z.B. im Freibad den Sprungturm erklimmst, wandelst du Bewegungsenergie in potentielle Energie und Wärmeenergie um. Beim Runterhüpfen wird die potentielle Energie wieder in Bewegungsenergie umgewandelt. Beim Eintauchen ins Wasser schließlich wird die Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt.

[Pinoccio]

DASS die Gravitation durch lokale Einflüsse beeinflussbar ist, lässt sich ja z.B. mit dem Gravitationslinseneffekt klar nachweisen.Hä?
Wer weiß, vielleicht sind die Messungen ja längst genau genug, unterliegen aber einen Denkfehler. Wie soll eine Längenänderung registriert werden, wenn eine Verkürzung von einer direkt folgenden Verlängerung der Strecke gleich wieder ausgeglichen wird? Wellen schlagen ja meist in beide Richtungen aus. Integriert man z.B. die Sinusfunktion über ein Vielfaches von 2*Pi, landet man ja auch bei 0.Demnach dürfte aber auch eine Sonnenuhr nicht funktionieren, schließlich dreht sich die Erde ja auch am Tag um 2*Pi ... ;-)

@Topic: Trollversuch? Bekehrungsversuch?
Und wie wäre es mit der Orginalquelle?
Nature (http://www.nature.com/nature/journal/v460/n7258/edsumm/e090820-06.html) (doi:10.1038/460964a)
Dort schreibt der Autor Marc Kamionkowski:
Gravitational waves: LIGO sets the limits

The general theory of relativity predicts that all accelerating objects produce gravitational waves — analogous to electromagnetic waves — that should be detectable for instance in the case of extremely massive objects such as black holes undergoing acceleration. The existence of such waves has been inferred indirectly, but an important goal in physics is their direct observation, a feat that would both validate Einstein's theory and lead to new areas of cosmology. Now early results from LIGO (the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), one of the handful of detectors searching for gravity waves, have provided a starting point for further gravity hunts by deriving an upper limit for the stochastic background of gravitational waves of cosmological origin. The data rule out models of early Universe evolution with a relatively large equation-of-state parameter, as well as cosmic (super)string models with relatively small string tension that are favoured in some string theory models.

Dazu gibt es noch einige Supplementary Informations (pdf) (http://www.nature.com/nature/journal/v460/n7258/extref/nature08278-s1.pdf), das sollten sich einige hier erstmal durchlesen und verstehen, bevor hier wilde Spekualtionen (wie die des TS) auftauchen, die nichtmal ansatzweise von den Fakten gedeckt werden.
/edit: Es gibt ein (ein Jahr) älteres Paper (http://arxiv.org/abs/0807.2834), das Daten aus der S4-Zeit auswertet - und ebenfalls nichts findet.
Theoretischen Hintergrund (http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/relativity/node102.html) gibt es auch noch. (Aber Achtung: das ist staubtrocken!)

mfg

[Monger]

Woher kommt die Energie dafür? Wenn ich hoch hüpfe zieht mich eine Kraft runter. Woher stammt diese Energie?

Das ist keine unberechtigte Frage.
Kurz: wir wissen es nicht. Es wurde noch kein Graviton-Teilchen nachgewiesen, und somit ist es derzeit unklar, wo genau die gravitative Kraft eigentlich steckt.

Wir wissen, dass eine gewisse Klasse an Elementarteilchen Gravitation besitzen, andere wiederum nicht. Warum das so ist, ist eins der letzten großen Geheimnisse der Teilchenphysik.

[Chemiker]

Naja, die Anziehung zwischen Ladungen ist ja eigentlich auch eine erstaunliche Sache. Woher kommt da die Energie her? Über milliarden von Jahren zieht ein Proton ein Elektron an. Eine Eigenschaft der Materie und des Raums, kurz der Welt. Und warum das so ist ist äquivalent der Frage wie es entstanden ist und warum überhaupt etwas ist. Nicht zu beantworten.

[Funky Bob]

Hä?
Demnach dürfte aber auch eine Sonnenuhr nicht funktionieren, schließlich dreht sich die Erde ja auch am Tag um 2*Pi ... ;-)



Und was hat das damit zu tun?

Wenn du dir den Sinus anschaust, wirst du festellen das die Bereiche 0-Pi und Pi-2Pi exakt gleich gr0ß sind, nur der eine eben positiv der andere negativ ist. => Fläche löscht sich quasi aus.

Siehe auch die Integration:
http://www.wolframalpha.com/input/?i=Integrate+Sin%28k%29+from+0+to+2Pi

Und was das jetzt mit deiner Sonnenuhr zu tun hat weiß ich auch nicht.

[Pinoccio]

Und was hat das damit zu tun?

Wenn du dir den Sinus anschaust, wirst du festellen das die Bereiche 0-Pi und Pi-2Pi exakt gleich gr0ß sind, nur der eine eben positiv der andere negativ ist. => Fläche löscht sich quasi aus.

Siehe auch die Integration:
http://www.wolframalpha.com/input/?i=Integrate+Sin%28k%29+from+0+to+2Pi

Und was das jetzt mit deiner Sonnenuhr zu tun hat weiß ich auch nicht.Danke, ich weiß wie man integriert. ;-)
(Ja, auch über Mannigfaltigkeiten, Differentialformen, komplex, numerisch, Lebesguesch und Stieltjes'sch)
Mir ging es um Noemis Aussage, daß man periodische Längenänderungen nicht messen kann, weil deren Mittelwert 0 sei. Und das ist nunmal falsch - ebenso wie die Uhrzeit-Unmessbarkeit mittels Sonnenuhr, auch wenn der Mittelwert des Schattenwurfwinkels 0 ist (wenn wir auch nachts mal Schatten annehmen ...).
U got it?


mfg

[Neomi]

Mir ging es um Noemis Aussage, daß man periodische Längenänderungen nicht messen kann, weil deren Mittelwert 0 sei.

So habe ich das ganz und gar nicht gesagt. Das war nur eine (rein spekulative) Überlegung zu dem speziellen Fall. Ich weiß ja nicht, was die Gravitationswellen für eine "Wellenlänge" (falls das bei dieser Art von Wellen zutreffend ist) haben sollen. Warum sollen sich die Effekte dann nicht gegenseitig auslöschen, wenn man sie mit der Gesamtlänge einer Strecke mehrerer Kilometer bestimmen will?

Zu deinem Beispiel mit der Sonnenuhr: natürlich funktioniert das, weil man nur für eine kurze Zeit draufschaut. Würde man Tageszeitänderungen mittels Langzeitbeobachtung messen wollen, würde das wohl nicht funktionieren. Die Durchschnittstagesuhrzeit ist 12:00, und zwar jeden Tag. Würde man auf die Art beoachten, könnte man glatt davon ausgehen, daß Zeit nicht voranschreitet. Ebenso kann die Längenänderung von 0 auch nur eine Durchschnittslängenänderung über die paar Kilometer sein. Vielleicht sähe die Messung ja ganz anders aus, wenn man die Längenänderung über ein paar Nanometer bestimmen könnte.

[Pinoccio]

So habe ich das ganz und gar nicht gesagt.
Du schriebst:
Wie soll eine Längenänderung registriert werden, wenn eine Verkürzung von einer direkt folgenden Verlängerung der Strecke gleich wieder ausgeglichen wird? Wellen schlagen ja meist in beide Richtungen aus. Integriert man z.B. die Sinusfunktion über ein Vielfaches von 2*Pi, landet man ja auch bei 0.
Meine Interpretation:
Man kann periodische Längenänderungen nicht messen, weil deren Mittelwert 0 ist.
Falls ich dich da völlig falsch verstanden hab, war nicht meine Absicht.
Meiner Meinung nach hast du eine falsche Vorstellung davon, was genau dort gemessen wird und wie es intepretiert wird. Deshalb empfehle ich die oben verlinkten Supplementary Informations, da steht einiges drin über Messgenauigkeit und über den untersuchten Frequenzbereich. Dann wird dir vielleicht auch klar, warum ein möglichst lange Meßstrecke gewählt wird.

mfg

[Neomi]

Falls ich dich da völlig falsch verstanden hab, war nicht meine Absicht.

OK, ich kann mich auch mißverständlich ausgedrückt haben, so war das zumindest nicht gemeint. Die Supplementary Informations werde ich mir heute Abend mal ansehen.

[Crop Circle]

Und was haben Nachbeben jetzt mir Gravitationswellen zu tun?

[Pinoccio]

Und was haben Nachbeben jetzt mir Gravitationswellen zu tun?Es sind Anführungszeichen-Nachbeben. Mit seismologischen Nachbeben hat das nichts zu tun.

mfg

[Acid-Beatz]

So, jetz muss ich mal wieder meinen Senf dazu geben :)

Also einen indirekten Beweis der Gravitationswellen gibt es schon seit paar Jahren: http://de.wikipedia.org/wiki/PSR_1913%2B16

Der direkte Beweis konnte noch nicht erbracht werden weil das was man sucht ungeheuer winzig ist: Laut c`t über das Einstein@home Projekt sucht man nach einer Längenänderung, die bei einem 40 Lichtjahre langem Balken eine Änderung von der Breite eines menschlichen Haares auslöst :freak: ( nachzulesen in c`t 21/08 )

[huha]

Ich hörte vor geraumer Zeit einen Vortrag, bei dem auf die Problematik der Gravitationswellen eingegangen wurde. Ein großes Problem ist, daß man annimmt, daß das, was wir auf der Erde messen können, nur recht selten vorkommt, man also bei der heutigen Technologie einige Jahrzehnte warten müßte, um durch Zufall was mitzukriegen. Das Signal-Rausch-Verhältnis der Meßanlagen ist einfach noch nicht gut genug, um Gravitationswellen zu detektieren, die zwar schwächer sind, aber häufiger vorkommen sollten. (Selbstverständlich arbeitet man daran, dies zu verbessern, die nächsten Jahre werden also interessant.)
Daher plant man auch, für Wellenlängen, die auf der Erde nicht meßbar sind und die fast noch interessanter sind als die, die man hier messen kann, ein riesiges Laser-Interferometer im Weltraum aufzustellen, was wohl recht erfolgversprechend werden dürfte.

-huha

[huha]

OK, ich kann mich auch mißverständlich ausgedrückt haben, so war das zumindest nicht gemeint. Die Supplementary Informations werde ich mir heute Abend mal ansehen.

Das Meßprinzip funktioniert interferometrisch: Du hast zwei 90° zueinander angeordnete, exakt gleichlange Laserstrecken, an deren Enden Spiegel sitzen. Der Laser wird an der Kreuzung eingespeist und mittels halbdurchlässigem Spiegel auf beide Strecken verteilt; dort an den Enden jeweils zurückreflektiert und nach dem halbdurchlässigen Spiegel interferieren dann die beiden Wellen. Sind die durchlaufenen Strecken gleich, passiert nichts, sind sie unterschiedlich, nimmt die Intensität der gemessenen Strahlung aufgrund von Interferenzeffekten ab (ganz grob erklärt; in der Anwendung gibt es noch viele Feinheiten, aber im Prinzip ist das das Funktionsprinzip).
Der Trick: Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, und zwar immer :)--ändert sich also der Raum, wenn eine Gravitationswelle hindurchläuft, legt das Licht auch eine entsprechend geänderte Strecke zurück, braucht also mehr/weniger Zeit. Falls die Gravitationswelle nicht genau 45° zu den beiden "Armen" hindurchläuft, ergibt sich eine Änderung der Zeitdauer, die interferometrisch gemessen werden kann. Weil man nie ausschließen kann, daß doch mal eine Welle genau 45° zur Messung durchläuft, gibt es weltweit mehrere dieser Anlagen, die ihre Ergebnisse auch vergleichen.

-huha

[Pinoccio]

Das Meßprinzip funktioniert interferometrisch: Du hast zwei 90° zueinander angeordnete, exakt gleichlange Laserstrecken, an deren Enden Spiegel sitzen. Der Laser wird an der Kreuzung eingespeist und mittels halbdurchlässigem Spiegel auf beide Strecken verteilt; dort an den Enden jeweils zurückreflektiert und nach dem halbdurchlässigen Spiegel interferieren dann die beiden Wellen.
Sind die durchlaufenen Strecken gleich, passiert nichts, sind sie unterschiedlich, nimmt die Intensität der gemessenen Strahlung aufgrund von Interferenzeffekten ab (ganz grob erklärt; in der Anwendung gibt es noch viele Feinheiten, aber im Prinzip ist das das Funktionsprinzip).Die Strahlen interferieren destruktiv, man misst also (eigentlich) nur etwas, wenn eine Längenänderung stattfindet.

mfg