Das Asphaltband der Interstate 12 führt schnurgerade nach Osten. Vor einer halben Stunde habe ich den Mississippi überquert, bei Baton Rouge, der Hauptstadt von Louisiana. Ausfahrt Livingston. Zu dem riesigen Detektor, wegen dem ich hier bin, geht es weiter auf Landstraßen, vorbei an Holzhäusern, vor denen Farbige in Schaukelstühlen dösen. Sattes Grün und schwülwarme Luft. Kein Ort an dem man ein gigantisches Teleskop vermuten würde.
LLO heißt die Megamaschine: LIGO Livingston Observatory. Es ist ein Präzisionslineal aus Licht, das die geheimnisvollen Gravitationswellen erstmals direkt nachweisen soll: Eine gewaltige Antenne, die das Konzert des Kosmos belauscht.
Das Hauptgebäude ist so groß wie ein Flugzeughangar. Auf dem Parkplatz davor stehen etwa 30 Autos. Mike Zucker erwartet mich bereits. Der Chef des Gravitationswellen-Teleskops bei Livingston trägt Jeans und Hawaiihemd. Passt irgendwie, schließlich wartet der Physiker mit seinem Team hier auf "die Welle".
Mike Zucker schlägt vor, erst einmal aufs Dach zu steigen, um einen Überblick zu bekommen.
GEO, damit meint er den deutsch-britischen Gravitationswellendetektor GEO 600 in einer Obstplantage bei Hannover. Die Forscher dort residieren in einem Baucontainer. Verglichen damit, ist das hier der Rolls-Royce unter den Schwerkraftantennen.
Trotz Wolken und Wind: Bereits vormittags ist es hier so warm, dass das Treppensteigen schlaucht. Die Aussichtsplattform auf dem Dach erlaubt perfekten Rundumblick. Niemandsland, topfeben. Wasser, Wald und Sumpf soweit das Auge reicht. Und mittendrin zwei kilometerlange Betonröhren, die im rechten Winkel auseinander laufen. Es sind die Messstrecken des ultrapräzisen Laserlineals. Ihr Schnittpunkt liegt im Gebäude unter uns.
" Wir stehen hier direkt über dem Strahlteiler, der unseren Laserstrahl in zwei Teilstrahlen aufspaltet. Einer davon läuft nach Westen, der andere nach Süden - jeweils vier Kilometer weit. Am Ende der Laufstrecken hängen schwingungsisolierte Spiegel, die die Strahlen wieder hierher zurückschicken. Und wir vergleichen die Laufzeit der Lichtwellen in den beiden Armen. "
" Von hier oben bekommen Sie ein Gefühl dafür, wie riesig unser Detektor ist. Wir versuchen, ein großes Stück der Raumzeit extrem genau zu beobachten. Dort in der Ferne, das sind die beiden Gebäude, in denen die Spiegel hängen. "
Größe ist Trumpf bei der Jagd nach Gravitationswellen. Je länger die Messstrecken des L-förmigen Laserlineals, desto leichter lassen sich sie Schwerkraft-Schwingungen detektieren. Mit seinem baugleichen Pendant in Hanford, im US-Bundesstaat Washington, bildet der Detektor in Livingston die Speerspitze der internationalen Bemühungen, die von Albert Einstein vorhergesagten Gravitationswellen erstmals direkt nachzuweisen.
Heinzel: " Er selber hat ja die Existenz von Gravitationswellen schon gefolgert aus seiner Theorie. Aber er war davon überzeugt, dass man sie niemals messen kann. "
Ehlers: " Wer zum ersten Mal so was nachweisen kann, hat eine extrem gute Chance, den Nobelpreis zu kriegen. "
Aufmuth: " Ich bin da eigentlich ganz optimistisch. Ich denke schon, dass wir das in den nächsten zwei oder drei Jahren schaffen werden. "
Laserinterferometrisches Gravitationswellen-Observatorium, kurz LIGO - so heißen die beiden Detektoren in den USA. Außer LIGO liegen derzeit noch drei weitere Laserlineale auf der Lauer. Sie sind kleiner und damit weniger empfindlich als die Megamaschine in Livingston. Der japanische Detektor TAMA bei Tokio hat 300 Meter lange Messstrecken. GEO 600 in Deutschland hat 600 Meter Armlänge, der von Franzosen und Italienern gebaute VIRGO-Detektor bei Pisa 3 Kilometer.
All diese Instrumente sind Interferometer, also Präzisionslineale der modernen Physik, die die Überlagerung von Lichtwellen nutzen, um kleinste Längenänderungen zu messen. Und genau dadurch sollen sich die Gravitationswellen verraten: Die von Einstein prophezeiten Schwerkraft-Schwingungen verzerren alles, was ihnen in die Quere kommt, erklärt Peter Aufmuth vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Golm bei Potsdam.
" Es ist eine Welle in der Struktur des Raumes. Und die führt dazu, dass zwischen den Objekten Längenänderungen auftreten. Dass praktisch anschaulich gesprochen alle Objekte verzerrt werden. In der einen Richtung werden sie verlängert, in der anderen gestaucht. "
Peter Aufmuth ist seit 15 Jahren an Planung, Bau und Betrieb des deutsch-britischen Gravitationswellendetektors GEO 600 bei Hannover beteiligt.
" Eine Gravitationswelle ist eine Störung im Raum-Zeit-Gefüge. Eine Schwankung im Gravitationsfeld, die sich wellenförmig ausbreitet. Sie entsteht dann, wenn sich große Massen schnell verändern. Also zum Beispiel bei einer Sternenexplosion oder wenn Schwarze Löcher sich umkreisen. Das sind typische Objekte, die Gravitationswellen aussenden. "
Laut Albert Einstein ist die Raumzeit krumm. Massive Körper wie unsere Sonne verzerren ihr vierdimensionales Gewebe - wie eine Bowling-Kugel eine Membran. Die Schwerkraft, die die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne hält, ist eine Folge dieser Krümmung des Raumes, erklärt Jürgen Ehlers, emeritierter Professor und Gründer des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik.
" Stellen sie sich vor eine elastische Membran und sie setzen jetzt auf diese Membran eine Kugel drauf. Die wird dann die Membran eindellen in der Mitte. Jetzt stellen sie sich aber vor, dass sie diese Kugel etwas rauf und runter bewegen. Oder aber auch, dass diese Kugel in ihrer Größe etwas hin und her schwankt. Dann wird doch die Membran etwas hin und schwingen, und zwar in einer zeitlich veränderlichen Weise. Und dann werden über die Membran so kleine Verformungswellen drüber weglaufen. So ähnlich, wie wenn man eine Wasseroberfläche hat und drauf einen Korken hin und her bewegt, sollten sich dann von dieser Stelle aus sozusagen Störungen in der Raum-Zeit-Geometrie ausbreiten und nach außen wellenartig weglaufen. Und diese Wellen sollten eben nach der Theorie mit der gleichen Geschwindigkeit durch den Raum laufen, wie eben das Licht und elektromagnetische Wellen. "
Trifft solch eine Schwerkraftwelle die Erde, beeinflusst sie die senkrecht aufeinander stehenden Messstrecken der Laserlineale unterschiedlich. Einer der Arme wird also einen Tick länger als der andere. Dieser Längenunterschied wiederum bewirkt eine kleine Helligkeitsschwankung im Ausgangssignal des Interferometers, die sich messen lässt.
Dummerweise sind die Längenänderungen, um die es geht, winzig: Eine typische Gravitationswelle sollte die 150 Millionen Kilometer lange Strecke von der Erde zur Sonne um gerade einmal einen Atomdurchmesser verkürzen - weshalb Einstein selbst davon ausging, dass man den Effekt wohl nie direkt würde nachweisen können. Seit einigen Jahren versuchen es Einsteins Erben trotzdem. Ihre präzisionsoptischen Messgeräte arbeiten an der Grenze des technisch Machbaren.
" Der Nachteil unserer Forschung ist der, dass die stärksten Signale relativ selten sind. Also eine Sternenexplosion passiert eben in der Milchstraße nur alle 30 Jahre. Und deswegen muss man auch so empfindlich sein, dass man auch noch Nachbargalaxien beobachten kann. Und das wird eben von allen Projekten angestrebt. Deswegen braucht man eben riesige Empfindlichkeiten. Wir müssen fähig sein, Längenschwankungen von 10 hoch minus 21 nachzuweisen. Auf unsere Messstrecke angewendet, heißt das, dass man fähig ist, eine Längenänderung nachzuweisen, die 1000 Mal kleiner ist, als ein Atomkern. "
10 hoch minus 18 Meter, das ist die Größe der Stauchungen, die die Laserlineale nachweisen sollen. Es ist der Millionste Teil eines Milliardstel Millimeters. In Hannover haben die Forscher diese Empfindlichkeit trotz jahrelangem Tüfteln und Optimieren ihres Detektors immer noch nicht ganz erreicht. In Louisiana ist man seit Jahresanfang soweit.
" Ich kann es immer noch kaum glauben, dass wir es tatsächlich geschafft haben. Es sah nämlich lange nicht danach aus. Wenn sie an so einem wissenschaftlichen Großprojekt arbeiten, tauchen jeden Tag neue Probleme auf, die auf den ersten Blick unlösbar scheinen. Irgendwie haben wir es aber doch immer hinbekommen. "
Die Projektanträge für den Bau der riesigen LIGO-Teleskope wurden 1989 geschrieben. Da war Mike Zucker noch Student. Die Jagd nach den Gravitationswellen hat ihn seitdem nicht mehr losgelassen. Die blau-weiß gestrichene Halle, auf deren Dach wir stehen, wurde 1999 eingeweiht. 2001 war das Laserlineal erstmals in Betrieb. Bei der laufenden Messkampagne erzielt man endlich die angestrebte Empfindlichkeit: 10 hoch minus 18 Meter.
Bevor wir wieder runtersteigen, erwähnt Mike Zucker beiläufig, dass die beiden vier Kilometer langen Laserröhren mit kugelsicherem Beton ummantelt sind. Das soll verhindern, dass Jäger versehentlich ein Loch hinein schießen, wenn sie den Wildvögeln und Alligatoren nachstellen, die es in der sumpfigen Gegend reichlich gibt.
" Ein Treffer mit einer Gewehrkugel könnte katastrophale Folgen haben. Wir betreiben hier das größte Hochvakuumsystem, das je gebaut wurde. Es wurde so konzipiert, dass unter keinen Umständen Luft hineinkommen darf. Deshalb müssen wir das um jeden Preis vermeiden. "
Drinnen ist es angenehm kühl. Wir machen uns auf den Weg zum Herzstück der Anlage, dem Detektor, wo die beiden reflektierten Laserstrahlen wieder zusammen treffen. Weil die empfindliche Optik auf Störungen aller Art reagiert, ist der Zutritt normalerweise verboten. Aber an diesem Vormittag wurde die laufende Messung für Wartungsarbeiten unterbrochen. Ich habe Glück.
Eine elektrische Schuhbürste wirbelt den Staub von unseren Sohlen. Sauberkeit ist das A und O hier. Ein Staubkorn genügt, um einen der hunderttausend Dollar teuren Spiegel unbrauchbar zu machen.
Mike Zucker drückt mir Überzieher aus blauem Plastik in die Hand. Die muss ich über die Schuhe stülpen, damit der verbliebene Staub keinen Ärger macht.
Wir gelangen in einen wohnzimmergroßen Vorraum, vollgepackt mit mannshohen Elektronikschränken. Überall Kabel und blinkende Leuchtdioden. Ein starkes Gebläse kühlt die Prozessoren.
" Die Elektronik hier kontrolliert die Position und Orientierung aller optischen Komponenten des Interferometers. Außerdem registriert sie alle seismischen und akustischen Ereignisse in der Umgebung. So können wir erkennen, ob ein vermeintliches Gravitationswellensignal nicht durch ganz profane Umwelteinflüsse erzeugt wurde. "
Die Jagd auf Gravitationswellen gleicht der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Die Laserlineale sprechen nämlich auf alle möglichen Längenänderungen an, nicht nur auf die durch Gravitationswellen hervorgerufenen. Erdbeben, Wirbelstürme, Meeresbrandung, in großer Entfernung vorbeifahrende Züge - all das registriert die Megamaschine in Livingston. Weil die Störsignale größer sind, als die zu erwartende Wirkung einer Gravitationswelle, werden ihre charakteristischen Muster automatisch herausgefiltert. Ein Sisyphosarbeit für hunderte elektronischer Regelkreise.
Bevor es durch die Stahltür ins Allerheiligste geht, müssen wir Schutzbrillen aufsetzen. Durch das klobige Ding bekommt alles einen Blaustich. Wirklich nötig sei die Brille nicht, erklärt Mike Zucker. Aber die Sicherheitsvorschriften für starke Laser seien nun mal so.
Die Halle ist so groß wie ein Flugzeughangar. Und es ist erstaunlich still darin.
Kein Lüfterrauschen, keine Vakuumpumpen. Um den sensiblen Detektor nicht zu stören, wurde alles, was Krach macht, vor die Tür gesetzt.
In der Mitte des Raumes: drei große Stahltanks. Meterdicke Metallrohre verbinden sie in Kopfhöhe, laufen weiter bis zur südlichen und westlichen Hallenwand - und von dort jeweils noch knapp 4 Kilometer ins Freie. Damit die unsichtbaren Laserstrahlen darin freie Bahn haben, ist das komplette System aus Röhren und Tanks luftleer gepumpt. Keine einfache Aufgabe, bei einem Volumen von über 8 Millionen Litern. Es ist das größte Hochvakuumsystem, das je gebaut wurde. Dass keine Pumpen zu hören sind, liegt daran, dass nur Flüstermodelle verwendet werden, die ganz ohne Motoren und bewegliche Teile auskommen. Mike Zucker bleibt vor dem riesigen Vakuumtank in der Mitte stehen.
" Wir sind jetzt ziemlich genau unter der Stelle, an der wir vorhin auf dem Dach standen. In diesem Edelstahltank wird der einfallende Laserstrahl zweigeteilt und in die beiden 4 Kilometer langen Arme geschickt. Der Vakuumtank hat 3 Meter Durchmesser und ist 6 Meter hoch. Darin steckt ein ausgeklügeltes System zur Schwingungsdämpfung: Eine gestaffelte Anordnung von Pendeln, Federn und Edelstahlgewichten, die mehrere Tonnen wiegt und die optischen Komponenten vor Vibrationen schützt. "
Wenn in ein paar Kilometern Entfernung Bäume gefällt werden, reicht das aber nicht. Weshalb die Gravitationswellenjäger in Livingston anfangs nur nachts messen konnten, wenn die Holzfäller in der Gegend Pause machten.
Mike Zucker zeigt auf die mannshohen blauen Hydraulikzylinder, neben einem der Tanks. Der Einbau war ein teurer Spaß, der ursprünglich erst im Zuge eines späteren Umbaus geplant war.
" Das System misst die Bewegung des Bodens und steuert die Hydraulikzylinder so, dass sie diese Bewegung kompensieren. Die insgesamt acht Aktoren pro Tank sind in der Lage, jeden der Vakuumtanks samt seinem tonnenschweren Inhalt in Sekundenbruchteilen um ein paar Mikrometer zu verschieben, um Vibrationen zu dämpfen. Gesteuert wird das Ganze von einem elektronischen Regelkreis. Der ist auch jetzt aktiv, während wir hier herumlaufen. Die Erschütterungen, die unsere Schritte verursachen, werden registriert und aktiv herausgefiltert, bevor sie die empfindliche Optik im Tank erreichen können. "
" Bei Waldarbeiten direkt neben unserem Gelände haben wir immer noch Schwierigkeiten. Aber in 95 Prozent aller Fälle stören uns die Holzfäller jetzt nicht mehr. Wir können rund um die Uhr messen, genau wie geplant. "
Rund um den Globus liegen Forscher auf der Lauer und horchen mit ultraempfindlichen Laserlinealen ins All. Bislang ohne Erfolg. Doch die meisten Experten gehen davon aus, dass es nur eine Frage der Zeit sein kann, bis ihnen die erste Gravitationswelle ins Netz geht. Indirekte Hinweise für deren Existenz gebe es nämlich bereits, sagt Peter Aufmuth vom Detektor GEO 600 bei Hannover. Und zwar durch radioastronomische Beobachtungen von Doppelsternsystemen.
" Wenn zwei Sterne umeinander kreisen, senden sie Gravitationswellen aus. Dadurch verlieren sie Energie. Sie rücken dann näher zusammen und kreisen schneller umeinander. Und das kann man messen. Und wenn man jetzt nach der Einsteinschen Theorie ausrechnet, wie viel schneller sie pro Jahr umeinander kreisen sollten, dann stimmt das exakt mit dem überein, was man misst. Und das kann kein Zufall sein. "
Da keiner weiß, wann die nächste Gravitationswelle anrollt, versuchen die Forscher, ihre Laserantennen ständig empfangsbereit zu halten. Bei laufender Messung arbeiten sie deshalb rund um die Uhr im Schichtbetrieb - egal ob in der Apfelplantage bei Hannover oder im Südstaaten-Sumpf bei Livingston.
Ehlers: " Wer zum ersten Mal so was nachweisen kann, hat eine extrem gute Chance, den Nobelpreis zu kriegen. "
Aufmuth: " Ich bin da eigentlich ganz optimistisch. Ich denke schon, dass wir das in den nächsten zwei oder drei Jahren schaffen werden. Ich vermute sogar, wenn man in 10 Jahren nichts sieht, dann wäre das schon eine Krise. "
Die Suche nach den Kräuselungen der Raumzeit ist ein Spiel mit vielen Unbekannten. Einsteins Erben wissen nur ungefähr, nach welchen Mustern sie im Rauschen ihrer Detektoren Ausschau halten müssen. Mögliche Quellen für Gravitationswellen sind alle massereichen Objekte im All, die irgendwie periodisch an der Raumzeit-Membran rütteln könnten. Gefräßige Schwarze Löcher, die einen großen Materiebrocken verschlingen, zählen dazu. Aber auch miteinander verschmelzende Neutronensternpaare und Supernova-Explosionen.
Aufwändige Computersimulationen verraten, wie sich solche kosmischen Katastrophen im Detektorsignal bemerkbar machen sollten. Doch die Prognosen der Theoretiker sind wacklig. Liegen sie daneben, könnte es erst einer empfindlicheren Detektor-Generation gelingen, erstmals eine Gravitationswelle direkt nachzuweisen - zum Beispiel LISA.
" LISA ist "laser interferometric space antenna". Das ist ein Gravitationswellen-Detektor im Weltraum. Der besteht aus drei Satelliten in einem Abstand von 5 Millionen Kilometern - ein gleichseitiges Dreieck - zwischen denen Laserstrahlen hin und her geschickt werden. Und die Laserstrahlen messen winzige Abstandsänderungen im Pikometerbereich zwischen den Satelliten. Gravitationswellen machen sich als kleine Änderungen dieser Abstände bemerkbar. "
Der Physiker Gerhard Heinzel von der Universität Hannover arbeitet an einer Testplattform, die 2008 ins All geschossen werden soll - als Vorläufer von LISA. Wenn dabei alles glatt geht, sollen die drei baugleichen LISA-Satelliten, die an überdimensionale Pucks erinnern, 2012 ins All starten. Gemeinsam bilden sie dann den größten Detektor, der je gebaut wurde. Peter Aufmuth.
" LISA ist nicht nur ein empfindlicheres Gerät, weil es eben längere Arme hat - da arbeite ich nicht nur mit 4 Kilometer langen Messstrecken, sondern mit 5 Millionen Kilometer langen Messstrecken, zwischen Satelliten. Das heißt: LISA ist automatisch eine Million mal besser als alles, was ich auf der Erde machen kann. Aber wegen der größeren Messstrecken reagiert es auch auf einen anderen Messbereich, nämlich auf den kleineren Frequenzbereich. LISA ist speziell für den Millihertz-Bereich ausgelegt. Dort liegen aber gerade einige interessante Quellen. Zum Beispiel alle Ereignisse, die irgendwie mit Schwarzen Löchern zu tun haben, und alle Doppelsternsysteme, die weiter weg sind und dann eben schwächer sind. Systeme von weißen Zwergen liegen in diesem Bereich. Da gibt's also eine Fülle von Quellen. Und deswegen muss man sich was einfallen lassen, um diesen Bereich auch beobachten zu können. Und dafür ist eben LISA da. "
Der Mega-Detektor im Weltraum eröffnet den Astronomen also ein ganz neues Fenster ins All. Aber noch gibt es LISA nur auf dem Papier und der Detektor in Livingston bleibt bis auf weiteres die größte Präzisionsoptik im Sonnensystem.
Der Laser, der den US-Forschern als Lichtquelle dient, füllt einen wohnzimmergroßen Verschlag. Ein Gewirr aus Linsen und Spiegeln sorgt dafür, dass die Infrarot-Lampe Licht einer genau definierten Farbe aussendet.
" Wir weiten den Laserstrahl auf 10 bis 15 Zentimeter auf und leiten ihn durch dieses Rohr hier auf den Strahlteiler. "
Um die Empfindlichkeit des Interferometers zu steigern, laufen die beiden Teilstrahlen viele hundertmal zwischen den Spiegeln am Anfang und Ende der Messstrecken hin- und her. Optische Resonanz heißt das.
" Unser Laser hat 6 Watt Ausgangsleistung. Aber durch die optische Verstärkung in den beiden Armen steigt die Strahlleistung auf 14 bis 15 Kilowatt. Solche energiereichen Lichtwellen produzieren natürlich Wärme. Etwa ein Promille der Lichtleistung wird von den Spiegeln absorbiert. Sie erwärmen sich und verformen sich dadurch ein bisschen. Wir haben diesen thermischen Effekt einkalkuliert, aber wir haben nicht berücksichtigt, dass die Wärmeabsorption von Spiegel zu Spiegel unterschiedlich ausfällt. Das hatte zur Folge, dass das Interferometer bis vor kurzem gar nicht richtig funktionierte, weil die Spiegel im laufenden Betrieb teils stärker, teils schwächer gekrümmt waren, als geplant. "
Um das Problem in den Griff zu bekommen, musste beim baugleichen LIGO-Detektor in Hanford im Juni 2005 einer der 10 Kilogramm schweren Endspiegel ausgewechselt werden. Eine aufwändige Prozedur, die ein paar hunderttausend Dollar kostete und die Forscher dort um Monate zurückwarf. In Livingston behalf man sich anders.
Zwei zusätzliche Laser erwärmen die falsch gekrümmten Spiegel gezielt so, dass sie die richtige Form bekommen.
Mike Zucker hat viele solcher Geschichten auf Lager. Unvorhergesehene Probleme, die irgendwie gelöst sein wollten - mit Technologien, die nie zuvor erprobt wurden. Auf dem Weg zum Ausgang der Detektorhalle betont er, wie wichtig die internationale Kooperation dabei ist - vor allem die mit den Kollegen in Hannover. Um mit ihrem relativ kleinen Detektor bis heute mithalten zu können, waren die nämlich gezwungen, schon mal ein paar Schritte voranzugehen.
Verbesserte Schwingungsdämpfung, stärkere Laser, ausgeklügeltere Detektionsverfahren - eine Menge Hightech aus deutschen Labors soll in Livingston Einzug halten. Denn die US-Forscher wollen ihre Laserantenne weiter optimieren, um künftig noch tiefer ins All lauschen zu können. Derzeit liegen nur ein paar 100 Galaxien in Hörweite. Mit einem verschmelzenden Neutronenstern-Duo zum Beispiel ist da nur alle paar Jahre zu rechnen. Ein stärkerer Laser aus Hannover soll die Sensitivität aber schon im kommenden Jahr verdoppeln. Weitere Verbesserungen ab 2008 sollen die Empfindlichkeit verzehnfachen. Dann müsste der Detektor eigentlich alle paar Tage Alarm schlagen.
Nachdem wir Schutzbrillen und Plastikgamaschen wieder abgelegt haben, geht es ins Kontrollzentrum. Überall Monitore und Steuerkonsolen, an denen sechs junge Männer auf bunte Grafiken starren.
" Von hier überwachen wir alle wichtigen Parameter: die Position und Orientierung der Spiegel, die Laserfrequenz und so weiter. Von dieser Schaltzentrale aus wird das Interferometer vom momentanen Ruhezustand wieder in den Betriebszustand gefahren - vermutlich in ein paar Stunden. Dann laufen hier auch die Daten ein: Das digitalisierte Ausgangssignal, das wir nach verräterischen Spuren von Gravitationswellen durchsuchen. "
Computerprogramme durchforsten das Detektorsignal nach verdächtigen Mustern. Gravitationswellen müssten sich durch winzige Helligkeitsschwankungen bemerkbar machen. Sobald die Suchprogramme einen möglichen Kandidaten ausgemacht haben, wird er unter die Lupe genommen.
" Natürlich behaupten wir nicht bei jedem auffälligen Signal: Das war eine Gravitationswelle. Um Fehlalarme auszuschließen, vergleichen wir unsere Messungen mit denen der anderen Detektoren in den USA, Deutschland, Italien und Japan. Wenn die kurz vor oder nach uns dasselbe gemessen haben, wäre das ein starkes Indiz, dass wir wirklich etwas gefunden haben. "
Ehlers: " Wenn man in 10 Jahren nichts sieht, dann wäre das schon eine Krise. "
Aufmuth: " Also sagen wir mal so: Wenn auch LISA nichts sähe, dann würde irgendwas fundamental mit der Theorie nicht in Ordnung sein - was eigentlich keiner glaubt. "
Heinzel: " Das wäre eine extrem große Überraschung und das würde bedeuten, dass die Gravitationstheorie und unsere Vorstellung vom Universum grundlegend falsch ist. "
Noch ist den LIGO-Forschern keine Gravitationswelle ins Netz gegangen. Aber Mike Zucker, der Wellenjäger im Hawaiihemd, hat gelernt zu warten. Die derzeitige Messkampagne geht noch bis Jahresende.
" Es gibt eine reelle Chance, dass wir Dinge entdecken werden, die zuvor noch keiner gesehen hat. Denken Sie nur an kosmische Objekte, die weder leuchten noch Teilchen aussenden. Warum sollten solche Dinge nicht existieren? Durch Schwerkraftwellen könnten sie sich verraten. Ich glaube, unsere Situation ähnelt jener der ersten Radioastronomen. Die Astronomen im 19. Jahrhundert dachten: Im Universum gibt es nur Sterne und sonst nichts. Etwas anderes konnten sie mit ihren Teleskopen ja nicht erkennen. Als die ersten Radioastronomen dann behaupteten: Da draußen gibt es noch eine Menge anderer Dinge, von denen ihr nicht die leiseste Ahnung habt, da wollte das zunächst keiner glauben. Aber die Radioastronomie hat unser Bild des Universums revolutioniert. Ich bin mir ziemlich sicher, dass auch wir in 10 bis 15 Jahren den ganzen Kosmos in völlig neuem Licht sehen werden, weil Gravitationswellen uns neue Einblicke geliefert haben. "
LLO heißt die Megamaschine: LIGO Livingston Observatory. Es ist ein Präzisionslineal aus Licht, das die geheimnisvollen Gravitationswellen erstmals direkt nachweisen soll: Eine gewaltige Antenne, die das Konzert des Kosmos belauscht.
Das Hauptgebäude ist so groß wie ein Flugzeughangar. Auf dem Parkplatz davor stehen etwa 30 Autos. Mike Zucker erwartet mich bereits. Der Chef des Gravitationswellen-Teleskops bei Livingston trägt Jeans und Hawaiihemd. Passt irgendwie, schließlich wartet der Physiker mit seinem Team hier auf "die Welle".
Mike Zucker schlägt vor, erst einmal aufs Dach zu steigen, um einen Überblick zu bekommen.
GEO, damit meint er den deutsch-britischen Gravitationswellendetektor GEO 600 in einer Obstplantage bei Hannover. Die Forscher dort residieren in einem Baucontainer. Verglichen damit, ist das hier der Rolls-Royce unter den Schwerkraftantennen.
Trotz Wolken und Wind: Bereits vormittags ist es hier so warm, dass das Treppensteigen schlaucht. Die Aussichtsplattform auf dem Dach erlaubt perfekten Rundumblick. Niemandsland, topfeben. Wasser, Wald und Sumpf soweit das Auge reicht. Und mittendrin zwei kilometerlange Betonröhren, die im rechten Winkel auseinander laufen. Es sind die Messstrecken des ultrapräzisen Laserlineals. Ihr Schnittpunkt liegt im Gebäude unter uns.
" Wir stehen hier direkt über dem Strahlteiler, der unseren Laserstrahl in zwei Teilstrahlen aufspaltet. Einer davon läuft nach Westen, der andere nach Süden - jeweils vier Kilometer weit. Am Ende der Laufstrecken hängen schwingungsisolierte Spiegel, die die Strahlen wieder hierher zurückschicken. Und wir vergleichen die Laufzeit der Lichtwellen in den beiden Armen. "
" Von hier oben bekommen Sie ein Gefühl dafür, wie riesig unser Detektor ist. Wir versuchen, ein großes Stück der Raumzeit extrem genau zu beobachten. Dort in der Ferne, das sind die beiden Gebäude, in denen die Spiegel hängen. "
Größe ist Trumpf bei der Jagd nach Gravitationswellen. Je länger die Messstrecken des L-förmigen Laserlineals, desto leichter lassen sich sie Schwerkraft-Schwingungen detektieren. Mit seinem baugleichen Pendant in Hanford, im US-Bundesstaat Washington, bildet der Detektor in Livingston die Speerspitze der internationalen Bemühungen, die von Albert Einstein vorhergesagten Gravitationswellen erstmals direkt nachzuweisen.
Heinzel: " Er selber hat ja die Existenz von Gravitationswellen schon gefolgert aus seiner Theorie. Aber er war davon überzeugt, dass man sie niemals messen kann. "
Ehlers: " Wer zum ersten Mal so was nachweisen kann, hat eine extrem gute Chance, den Nobelpreis zu kriegen. "
Aufmuth: " Ich bin da eigentlich ganz optimistisch. Ich denke schon, dass wir das in den nächsten zwei oder drei Jahren schaffen werden. "
Laserinterferometrisches Gravitationswellen-Observatorium, kurz LIGO - so heißen die beiden Detektoren in den USA. Außer LIGO liegen derzeit noch drei weitere Laserlineale auf der Lauer. Sie sind kleiner und damit weniger empfindlich als die Megamaschine in Livingston. Der japanische Detektor TAMA bei Tokio hat 300 Meter lange Messstrecken. GEO 600 in Deutschland hat 600 Meter Armlänge, der von Franzosen und Italienern gebaute VIRGO-Detektor bei Pisa 3 Kilometer.
All diese Instrumente sind Interferometer, also Präzisionslineale der modernen Physik, die die Überlagerung von Lichtwellen nutzen, um kleinste Längenänderungen zu messen. Und genau dadurch sollen sich die Gravitationswellen verraten: Die von Einstein prophezeiten Schwerkraft-Schwingungen verzerren alles, was ihnen in die Quere kommt, erklärt Peter Aufmuth vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Golm bei Potsdam.
" Es ist eine Welle in der Struktur des Raumes. Und die führt dazu, dass zwischen den Objekten Längenänderungen auftreten. Dass praktisch anschaulich gesprochen alle Objekte verzerrt werden. In der einen Richtung werden sie verlängert, in der anderen gestaucht. "
Peter Aufmuth ist seit 15 Jahren an Planung, Bau und Betrieb des deutsch-britischen Gravitationswellendetektors GEO 600 bei Hannover beteiligt.
" Eine Gravitationswelle ist eine Störung im Raum-Zeit-Gefüge. Eine Schwankung im Gravitationsfeld, die sich wellenförmig ausbreitet. Sie entsteht dann, wenn sich große Massen schnell verändern. Also zum Beispiel bei einer Sternenexplosion oder wenn Schwarze Löcher sich umkreisen. Das sind typische Objekte, die Gravitationswellen aussenden. "
Laut Albert Einstein ist die Raumzeit krumm. Massive Körper wie unsere Sonne verzerren ihr vierdimensionales Gewebe - wie eine Bowling-Kugel eine Membran. Die Schwerkraft, die die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne hält, ist eine Folge dieser Krümmung des Raumes, erklärt Jürgen Ehlers, emeritierter Professor und Gründer des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik.
" Stellen sie sich vor eine elastische Membran und sie setzen jetzt auf diese Membran eine Kugel drauf. Die wird dann die Membran eindellen in der Mitte. Jetzt stellen sie sich aber vor, dass sie diese Kugel etwas rauf und runter bewegen. Oder aber auch, dass diese Kugel in ihrer Größe etwas hin und her schwankt. Dann wird doch die Membran etwas hin und schwingen, und zwar in einer zeitlich veränderlichen Weise. Und dann werden über die Membran so kleine Verformungswellen drüber weglaufen. So ähnlich, wie wenn man eine Wasseroberfläche hat und drauf einen Korken hin und her bewegt, sollten sich dann von dieser Stelle aus sozusagen Störungen in der Raum-Zeit-Geometrie ausbreiten und nach außen wellenartig weglaufen. Und diese Wellen sollten eben nach der Theorie mit der gleichen Geschwindigkeit durch den Raum laufen, wie eben das Licht und elektromagnetische Wellen. "
Trifft solch eine Schwerkraftwelle die Erde, beeinflusst sie die senkrecht aufeinander stehenden Messstrecken der Laserlineale unterschiedlich. Einer der Arme wird also einen Tick länger als der andere. Dieser Längenunterschied wiederum bewirkt eine kleine Helligkeitsschwankung im Ausgangssignal des Interferometers, die sich messen lässt.
Dummerweise sind die Längenänderungen, um die es geht, winzig: Eine typische Gravitationswelle sollte die 150 Millionen Kilometer lange Strecke von der Erde zur Sonne um gerade einmal einen Atomdurchmesser verkürzen - weshalb Einstein selbst davon ausging, dass man den Effekt wohl nie direkt würde nachweisen können. Seit einigen Jahren versuchen es Einsteins Erben trotzdem. Ihre präzisionsoptischen Messgeräte arbeiten an der Grenze des technisch Machbaren.
" Der Nachteil unserer Forschung ist der, dass die stärksten Signale relativ selten sind. Also eine Sternenexplosion passiert eben in der Milchstraße nur alle 30 Jahre. Und deswegen muss man auch so empfindlich sein, dass man auch noch Nachbargalaxien beobachten kann. Und das wird eben von allen Projekten angestrebt. Deswegen braucht man eben riesige Empfindlichkeiten. Wir müssen fähig sein, Längenschwankungen von 10 hoch minus 21 nachzuweisen. Auf unsere Messstrecke angewendet, heißt das, dass man fähig ist, eine Längenänderung nachzuweisen, die 1000 Mal kleiner ist, als ein Atomkern. "
10 hoch minus 18 Meter, das ist die Größe der Stauchungen, die die Laserlineale nachweisen sollen. Es ist der Millionste Teil eines Milliardstel Millimeters. In Hannover haben die Forscher diese Empfindlichkeit trotz jahrelangem Tüfteln und Optimieren ihres Detektors immer noch nicht ganz erreicht. In Louisiana ist man seit Jahresanfang soweit.
" Ich kann es immer noch kaum glauben, dass wir es tatsächlich geschafft haben. Es sah nämlich lange nicht danach aus. Wenn sie an so einem wissenschaftlichen Großprojekt arbeiten, tauchen jeden Tag neue Probleme auf, die auf den ersten Blick unlösbar scheinen. Irgendwie haben wir es aber doch immer hinbekommen. "
Die Projektanträge für den Bau der riesigen LIGO-Teleskope wurden 1989 geschrieben. Da war Mike Zucker noch Student. Die Jagd nach den Gravitationswellen hat ihn seitdem nicht mehr losgelassen. Die blau-weiß gestrichene Halle, auf deren Dach wir stehen, wurde 1999 eingeweiht. 2001 war das Laserlineal erstmals in Betrieb. Bei der laufenden Messkampagne erzielt man endlich die angestrebte Empfindlichkeit: 10 hoch minus 18 Meter.
Bevor wir wieder runtersteigen, erwähnt Mike Zucker beiläufig, dass die beiden vier Kilometer langen Laserröhren mit kugelsicherem Beton ummantelt sind. Das soll verhindern, dass Jäger versehentlich ein Loch hinein schießen, wenn sie den Wildvögeln und Alligatoren nachstellen, die es in der sumpfigen Gegend reichlich gibt.
" Ein Treffer mit einer Gewehrkugel könnte katastrophale Folgen haben. Wir betreiben hier das größte Hochvakuumsystem, das je gebaut wurde. Es wurde so konzipiert, dass unter keinen Umständen Luft hineinkommen darf. Deshalb müssen wir das um jeden Preis vermeiden. "
Drinnen ist es angenehm kühl. Wir machen uns auf den Weg zum Herzstück der Anlage, dem Detektor, wo die beiden reflektierten Laserstrahlen wieder zusammen treffen. Weil die empfindliche Optik auf Störungen aller Art reagiert, ist der Zutritt normalerweise verboten. Aber an diesem Vormittag wurde die laufende Messung für Wartungsarbeiten unterbrochen. Ich habe Glück.
Eine elektrische Schuhbürste wirbelt den Staub von unseren Sohlen. Sauberkeit ist das A und O hier. Ein Staubkorn genügt, um einen der hunderttausend Dollar teuren Spiegel unbrauchbar zu machen.
Mike Zucker drückt mir Überzieher aus blauem Plastik in die Hand. Die muss ich über die Schuhe stülpen, damit der verbliebene Staub keinen Ärger macht.
Wir gelangen in einen wohnzimmergroßen Vorraum, vollgepackt mit mannshohen Elektronikschränken. Überall Kabel und blinkende Leuchtdioden. Ein starkes Gebläse kühlt die Prozessoren.
" Die Elektronik hier kontrolliert die Position und Orientierung aller optischen Komponenten des Interferometers. Außerdem registriert sie alle seismischen und akustischen Ereignisse in der Umgebung. So können wir erkennen, ob ein vermeintliches Gravitationswellensignal nicht durch ganz profane Umwelteinflüsse erzeugt wurde. "
Die Jagd auf Gravitationswellen gleicht der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Die Laserlineale sprechen nämlich auf alle möglichen Längenänderungen an, nicht nur auf die durch Gravitationswellen hervorgerufenen. Erdbeben, Wirbelstürme, Meeresbrandung, in großer Entfernung vorbeifahrende Züge - all das registriert die Megamaschine in Livingston. Weil die Störsignale größer sind, als die zu erwartende Wirkung einer Gravitationswelle, werden ihre charakteristischen Muster automatisch herausgefiltert. Ein Sisyphosarbeit für hunderte elektronischer Regelkreise.
Bevor es durch die Stahltür ins Allerheiligste geht, müssen wir Schutzbrillen aufsetzen. Durch das klobige Ding bekommt alles einen Blaustich. Wirklich nötig sei die Brille nicht, erklärt Mike Zucker. Aber die Sicherheitsvorschriften für starke Laser seien nun mal so.
Die Halle ist so groß wie ein Flugzeughangar. Und es ist erstaunlich still darin.
Kein Lüfterrauschen, keine Vakuumpumpen. Um den sensiblen Detektor nicht zu stören, wurde alles, was Krach macht, vor die Tür gesetzt.
In der Mitte des Raumes: drei große Stahltanks. Meterdicke Metallrohre verbinden sie in Kopfhöhe, laufen weiter bis zur südlichen und westlichen Hallenwand - und von dort jeweils noch knapp 4 Kilometer ins Freie. Damit die unsichtbaren Laserstrahlen darin freie Bahn haben, ist das komplette System aus Röhren und Tanks luftleer gepumpt. Keine einfache Aufgabe, bei einem Volumen von über 8 Millionen Litern. Es ist das größte Hochvakuumsystem, das je gebaut wurde. Dass keine Pumpen zu hören sind, liegt daran, dass nur Flüstermodelle verwendet werden, die ganz ohne Motoren und bewegliche Teile auskommen. Mike Zucker bleibt vor dem riesigen Vakuumtank in der Mitte stehen.
" Wir sind jetzt ziemlich genau unter der Stelle, an der wir vorhin auf dem Dach standen. In diesem Edelstahltank wird der einfallende Laserstrahl zweigeteilt und in die beiden 4 Kilometer langen Arme geschickt. Der Vakuumtank hat 3 Meter Durchmesser und ist 6 Meter hoch. Darin steckt ein ausgeklügeltes System zur Schwingungsdämpfung: Eine gestaffelte Anordnung von Pendeln, Federn und Edelstahlgewichten, die mehrere Tonnen wiegt und die optischen Komponenten vor Vibrationen schützt. "
Wenn in ein paar Kilometern Entfernung Bäume gefällt werden, reicht das aber nicht. Weshalb die Gravitationswellenjäger in Livingston anfangs nur nachts messen konnten, wenn die Holzfäller in der Gegend Pause machten.
Mike Zucker zeigt auf die mannshohen blauen Hydraulikzylinder, neben einem der Tanks. Der Einbau war ein teurer Spaß, der ursprünglich erst im Zuge eines späteren Umbaus geplant war.
" Das System misst die Bewegung des Bodens und steuert die Hydraulikzylinder so, dass sie diese Bewegung kompensieren. Die insgesamt acht Aktoren pro Tank sind in der Lage, jeden der Vakuumtanks samt seinem tonnenschweren Inhalt in Sekundenbruchteilen um ein paar Mikrometer zu verschieben, um Vibrationen zu dämpfen. Gesteuert wird das Ganze von einem elektronischen Regelkreis. Der ist auch jetzt aktiv, während wir hier herumlaufen. Die Erschütterungen, die unsere Schritte verursachen, werden registriert und aktiv herausgefiltert, bevor sie die empfindliche Optik im Tank erreichen können. "
" Bei Waldarbeiten direkt neben unserem Gelände haben wir immer noch Schwierigkeiten. Aber in 95 Prozent aller Fälle stören uns die Holzfäller jetzt nicht mehr. Wir können rund um die Uhr messen, genau wie geplant. "
Rund um den Globus liegen Forscher auf der Lauer und horchen mit ultraempfindlichen Laserlinealen ins All. Bislang ohne Erfolg. Doch die meisten Experten gehen davon aus, dass es nur eine Frage der Zeit sein kann, bis ihnen die erste Gravitationswelle ins Netz geht. Indirekte Hinweise für deren Existenz gebe es nämlich bereits, sagt Peter Aufmuth vom Detektor GEO 600 bei Hannover. Und zwar durch radioastronomische Beobachtungen von Doppelsternsystemen.
" Wenn zwei Sterne umeinander kreisen, senden sie Gravitationswellen aus. Dadurch verlieren sie Energie. Sie rücken dann näher zusammen und kreisen schneller umeinander. Und das kann man messen. Und wenn man jetzt nach der Einsteinschen Theorie ausrechnet, wie viel schneller sie pro Jahr umeinander kreisen sollten, dann stimmt das exakt mit dem überein, was man misst. Und das kann kein Zufall sein. "
Da keiner weiß, wann die nächste Gravitationswelle anrollt, versuchen die Forscher, ihre Laserantennen ständig empfangsbereit zu halten. Bei laufender Messung arbeiten sie deshalb rund um die Uhr im Schichtbetrieb - egal ob in der Apfelplantage bei Hannover oder im Südstaaten-Sumpf bei Livingston.
Ehlers: " Wer zum ersten Mal so was nachweisen kann, hat eine extrem gute Chance, den Nobelpreis zu kriegen. "
Aufmuth: " Ich bin da eigentlich ganz optimistisch. Ich denke schon, dass wir das in den nächsten zwei oder drei Jahren schaffen werden. Ich vermute sogar, wenn man in 10 Jahren nichts sieht, dann wäre das schon eine Krise. "
Die Suche nach den Kräuselungen der Raumzeit ist ein Spiel mit vielen Unbekannten. Einsteins Erben wissen nur ungefähr, nach welchen Mustern sie im Rauschen ihrer Detektoren Ausschau halten müssen. Mögliche Quellen für Gravitationswellen sind alle massereichen Objekte im All, die irgendwie periodisch an der Raumzeit-Membran rütteln könnten. Gefräßige Schwarze Löcher, die einen großen Materiebrocken verschlingen, zählen dazu. Aber auch miteinander verschmelzende Neutronensternpaare und Supernova-Explosionen.
Aufwändige Computersimulationen verraten, wie sich solche kosmischen Katastrophen im Detektorsignal bemerkbar machen sollten. Doch die Prognosen der Theoretiker sind wacklig. Liegen sie daneben, könnte es erst einer empfindlicheren Detektor-Generation gelingen, erstmals eine Gravitationswelle direkt nachzuweisen - zum Beispiel LISA.
" LISA ist "laser interferometric space antenna". Das ist ein Gravitationswellen-Detektor im Weltraum. Der besteht aus drei Satelliten in einem Abstand von 5 Millionen Kilometern - ein gleichseitiges Dreieck - zwischen denen Laserstrahlen hin und her geschickt werden. Und die Laserstrahlen messen winzige Abstandsänderungen im Pikometerbereich zwischen den Satelliten. Gravitationswellen machen sich als kleine Änderungen dieser Abstände bemerkbar. "
Der Physiker Gerhard Heinzel von der Universität Hannover arbeitet an einer Testplattform, die 2008 ins All geschossen werden soll - als Vorläufer von LISA. Wenn dabei alles glatt geht, sollen die drei baugleichen LISA-Satelliten, die an überdimensionale Pucks erinnern, 2012 ins All starten. Gemeinsam bilden sie dann den größten Detektor, der je gebaut wurde. Peter Aufmuth.
" LISA ist nicht nur ein empfindlicheres Gerät, weil es eben längere Arme hat - da arbeite ich nicht nur mit 4 Kilometer langen Messstrecken, sondern mit 5 Millionen Kilometer langen Messstrecken, zwischen Satelliten. Das heißt: LISA ist automatisch eine Million mal besser als alles, was ich auf der Erde machen kann. Aber wegen der größeren Messstrecken reagiert es auch auf einen anderen Messbereich, nämlich auf den kleineren Frequenzbereich. LISA ist speziell für den Millihertz-Bereich ausgelegt. Dort liegen aber gerade einige interessante Quellen. Zum Beispiel alle Ereignisse, die irgendwie mit Schwarzen Löchern zu tun haben, und alle Doppelsternsysteme, die weiter weg sind und dann eben schwächer sind. Systeme von weißen Zwergen liegen in diesem Bereich. Da gibt's also eine Fülle von Quellen. Und deswegen muss man sich was einfallen lassen, um diesen Bereich auch beobachten zu können. Und dafür ist eben LISA da. "
Der Mega-Detektor im Weltraum eröffnet den Astronomen also ein ganz neues Fenster ins All. Aber noch gibt es LISA nur auf dem Papier und der Detektor in Livingston bleibt bis auf weiteres die größte Präzisionsoptik im Sonnensystem.
Der Laser, der den US-Forschern als Lichtquelle dient, füllt einen wohnzimmergroßen Verschlag. Ein Gewirr aus Linsen und Spiegeln sorgt dafür, dass die Infrarot-Lampe Licht einer genau definierten Farbe aussendet.
" Wir weiten den Laserstrahl auf 10 bis 15 Zentimeter auf und leiten ihn durch dieses Rohr hier auf den Strahlteiler. "
Um die Empfindlichkeit des Interferometers zu steigern, laufen die beiden Teilstrahlen viele hundertmal zwischen den Spiegeln am Anfang und Ende der Messstrecken hin- und her. Optische Resonanz heißt das.
" Unser Laser hat 6 Watt Ausgangsleistung. Aber durch die optische Verstärkung in den beiden Armen steigt die Strahlleistung auf 14 bis 15 Kilowatt. Solche energiereichen Lichtwellen produzieren natürlich Wärme. Etwa ein Promille der Lichtleistung wird von den Spiegeln absorbiert. Sie erwärmen sich und verformen sich dadurch ein bisschen. Wir haben diesen thermischen Effekt einkalkuliert, aber wir haben nicht berücksichtigt, dass die Wärmeabsorption von Spiegel zu Spiegel unterschiedlich ausfällt. Das hatte zur Folge, dass das Interferometer bis vor kurzem gar nicht richtig funktionierte, weil die Spiegel im laufenden Betrieb teils stärker, teils schwächer gekrümmt waren, als geplant. "
Um das Problem in den Griff zu bekommen, musste beim baugleichen LIGO-Detektor in Hanford im Juni 2005 einer der 10 Kilogramm schweren Endspiegel ausgewechselt werden. Eine aufwändige Prozedur, die ein paar hunderttausend Dollar kostete und die Forscher dort um Monate zurückwarf. In Livingston behalf man sich anders.
Zwei zusätzliche Laser erwärmen die falsch gekrümmten Spiegel gezielt so, dass sie die richtige Form bekommen.
Mike Zucker hat viele solcher Geschichten auf Lager. Unvorhergesehene Probleme, die irgendwie gelöst sein wollten - mit Technologien, die nie zuvor erprobt wurden. Auf dem Weg zum Ausgang der Detektorhalle betont er, wie wichtig die internationale Kooperation dabei ist - vor allem die mit den Kollegen in Hannover. Um mit ihrem relativ kleinen Detektor bis heute mithalten zu können, waren die nämlich gezwungen, schon mal ein paar Schritte voranzugehen.
Verbesserte Schwingungsdämpfung, stärkere Laser, ausgeklügeltere Detektionsverfahren - eine Menge Hightech aus deutschen Labors soll in Livingston Einzug halten. Denn die US-Forscher wollen ihre Laserantenne weiter optimieren, um künftig noch tiefer ins All lauschen zu können. Derzeit liegen nur ein paar 100 Galaxien in Hörweite. Mit einem verschmelzenden Neutronenstern-Duo zum Beispiel ist da nur alle paar Jahre zu rechnen. Ein stärkerer Laser aus Hannover soll die Sensitivität aber schon im kommenden Jahr verdoppeln. Weitere Verbesserungen ab 2008 sollen die Empfindlichkeit verzehnfachen. Dann müsste der Detektor eigentlich alle paar Tage Alarm schlagen.
Nachdem wir Schutzbrillen und Plastikgamaschen wieder abgelegt haben, geht es ins Kontrollzentrum. Überall Monitore und Steuerkonsolen, an denen sechs junge Männer auf bunte Grafiken starren.
" Von hier überwachen wir alle wichtigen Parameter: die Position und Orientierung der Spiegel, die Laserfrequenz und so weiter. Von dieser Schaltzentrale aus wird das Interferometer vom momentanen Ruhezustand wieder in den Betriebszustand gefahren - vermutlich in ein paar Stunden. Dann laufen hier auch die Daten ein: Das digitalisierte Ausgangssignal, das wir nach verräterischen Spuren von Gravitationswellen durchsuchen. "
Computerprogramme durchforsten das Detektorsignal nach verdächtigen Mustern. Gravitationswellen müssten sich durch winzige Helligkeitsschwankungen bemerkbar machen. Sobald die Suchprogramme einen möglichen Kandidaten ausgemacht haben, wird er unter die Lupe genommen.
" Natürlich behaupten wir nicht bei jedem auffälligen Signal: Das war eine Gravitationswelle. Um Fehlalarme auszuschließen, vergleichen wir unsere Messungen mit denen der anderen Detektoren in den USA, Deutschland, Italien und Japan. Wenn die kurz vor oder nach uns dasselbe gemessen haben, wäre das ein starkes Indiz, dass wir wirklich etwas gefunden haben. "
Ehlers: " Wenn man in 10 Jahren nichts sieht, dann wäre das schon eine Krise. "
Aufmuth: " Also sagen wir mal so: Wenn auch LISA nichts sähe, dann würde irgendwas fundamental mit der Theorie nicht in Ordnung sein - was eigentlich keiner glaubt. "
Heinzel: " Das wäre eine extrem große Überraschung und das würde bedeuten, dass die Gravitationstheorie und unsere Vorstellung vom Universum grundlegend falsch ist. "
Noch ist den LIGO-Forschern keine Gravitationswelle ins Netz gegangen. Aber Mike Zucker, der Wellenjäger im Hawaiihemd, hat gelernt zu warten. Die derzeitige Messkampagne geht noch bis Jahresende.
" Es gibt eine reelle Chance, dass wir Dinge entdecken werden, die zuvor noch keiner gesehen hat. Denken Sie nur an kosmische Objekte, die weder leuchten noch Teilchen aussenden. Warum sollten solche Dinge nicht existieren? Durch Schwerkraftwellen könnten sie sich verraten. Ich glaube, unsere Situation ähnelt jener der ersten Radioastronomen. Die Astronomen im 19. Jahrhundert dachten: Im Universum gibt es nur Sterne und sonst nichts. Etwas anderes konnten sie mit ihren Teleskopen ja nicht erkennen. Als die ersten Radioastronomen dann behaupteten: Da draußen gibt es noch eine Menge anderer Dinge, von denen ihr nicht die leiseste Ahnung habt, da wollte das zunächst keiner glauben. Aber die Radioastronomie hat unser Bild des Universums revolutioniert. Ich bin mir ziemlich sicher, dass auch wir in 10 bis 15 Jahren den ganzen Kosmos in völlig neuem Licht sehen werden, weil Gravitationswellen uns neue Einblicke geliefert haben. "