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07.04.2016

Leybold Mess- und Vakuumtechnik ermöglicht Nachweis von Einsteins Gravitationswellen

Gravitationswellen zweier schwarzer Löcher (Foto: NASA)

Nach rund 100 Jahren steht nun fest: Albert Einstein hatte auch in diesem Fall Recht. Ein Jahrhundert nachdem der Physiker das Bestehen von Gravitationswellen im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie prognostiziert hat, ist deren Existenz jetzt wissenschaftlich belegt worden. Einen wichtigen Beitrag zu dieser nobelpreisverdächtigen Erkenntnis amerikanischer und deutscher Weltraumforscher hat das Vakuum- und Messequipment von Oerlikon Leybold Vacuum geleistet. 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 bewährter Vakuumtechnik des Kölner Unternehmens Leybold Vacuum.

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 GEO 600-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 aLigo-Messstationen in Livingston, Louisiana, und Hanford, Washington, Einsteins Gravitationswellen letztlich dokumentieren konnten.

aLigo misst dabei die Raumzeit mit zwei vier Kilometer 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.

Erst auf der Basis der hohen Nachweisempfindlichkeit der Mess-Instrumente können Größenordnungen von einem Zehntausendstel eines Atomkerndurchmessers überhaupt detektiert werden. Im GEO 600 sorgen dafür unter anderem Messgeräte sowie trockenverdichtenden Schraubenpumpensysteme der Screwline Serie aus dem Hause Leybold Vacuum. 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 (Karga) 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 KAGRA im japanischen Ida verfügt über das momentan größte Vakuumsystem-Volumen Japans. Dort ist Oerlikon Leybold Vacuum mit mehreren SP250/Ruvac Systemen vertreten Screwline-Vakuumpumpen sind trockenverdichtende Vorvakuumpumpen, die nach dem Schraubenprinzip arbeiten. Die robuste Screwline-Pumpenfamilie wurde für die besonderen Anforderungen von F&E- und Industrie-Anwendungen konzipiert. Die innovative Konstruktionsweise erlaubt den Einsatz überall dort, wo zuverlässige, kompakte und wartungsarme Vakuumlösungen gefordert sind. Eine ihrer großen 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 bewährten Wälzkolbenpumpen der Ruvac Serie.

Oerlikon Leybold Vacuum CEO Dr. Martin Füllenbach sagt: „Diese wissenschaftliche Sensation verdeutlicht einmal mehr, welche Bedeutung unsere technologischen Lösungen für Forschungsanwendungen von grundlegender Bedeutung haben. Wir sind stolz, die führenden Forschungsinstitutionen auch zukünftig begleiten und unterstützen zu dürfen".

Eventuell kommt zu dem Stolz noch Freude, denn es ist nicht ausgeschlossen, dass diese Entdeckungen irgendwann mit dem Nobelpreis für Physik gekürt werden.

Bild: Gravitationswellen zweier schwarzer Löcher (Foto: NASA)

Quelle: Oerlikon Leybold Vacuum

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