Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Uralte Signale aus dem frühen Universum

13.02.2017

Theoretische Physiker der Universität Basel haben erstmals das Signal bestimmter Gravitationswellen-Quellen berechnet, welches Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall entstanden ist. Quelle des Signals ist ein längst vergangenes kosmologisches Phänomen namens «Oscillon». Die Fachzeitschrift «Physical Review Letters» hat die Ergebnisse veröffentlicht.

Gravitationswellen hat bereits Albert Einstein vorhergesagt, tatsächlich nachweisen, konnte man sie aber erst im Herbst 2015. Hochsensible Detektoren empfingen damals die Wellen, die bei der Verschmelzung zweier schwarzer Löcher entstanden sind.


Gemäss den Berechnungen von Prof. Stefan Antusch und seinem Team erzeugen die «Oscillons» einen charakteristischen Peak im ansonsten breiten Spektrum der Gravitationswellen.

Universität Basel, Departement Physik

Gravitationswellen sind anders als alle anderen bekannten Wellen. Während sie sich durch das Universum fortpflanzen, stauchen und strecken sie die Raumzeit, oder anders: sie verzerren die Geometrie des Raumes selbst. Obwohl jede sich beschleunigende Masse Gravitationswellen aussendet, lassen sie sich nur bei extrem grossen Massen wie Schwarzen Löchern oder Sternenexplosionen messen.

Gravitationswellen transportieren Informationen vom Urknall

Gravitationswellen liefern aber nicht nur Erkenntnisse zu solchen astrophysikalischen Grossereignissen, sondern bieten auch Einblick in die Entstehung des Universums selbst. Um mehr über diese Phase des Alls zu erfahren, erforschen Prof. Stefan Antusch und sein Team vom Departement Physik der Universität Basel den sogenannten stochastischen Gravitationswellenhintergrund.

Dieser Hintergrund besteht aus Gravitationswellen von sehr vielen Quellen, die sich überlagern und zusammen ein breites Spektrum an Frequenzen ergeben. Die Basler Physiker berechnen Vorhersagen zu den Frequenzbereichen und zur Stärke der Wellen, die dann in Experimenten getestet werden können.

Stark komprimiertes All

Kurz nach dem Urknall war das heute sichtbare Universum noch sehr klein, dicht und heiss. «Man kann sich da etwas in der Grösse eines Fussballs vorstellen», erklärt Antusch. Das gesamte Weltall war auf diesen sehr engen Raum komprimiert und äusserst turbulent. Die Kosmologie geht heute davon aus, dass das Universum damals von dem Inflaton-Teilchen und seinem dazugehörigen Feld dominiert wurde.

Oscillons erzeugen starkes Signal

Das Inflaton fluktuierte stark und diese Fluktuationen hatten besondere Eigenschaften. Sie bildeten beispielsweise Klumpen, schwankten also in lokalisierten Bereichen. Diese Bereiche nennt man Oscillons. Man kann sie sich als stehende Wellen vorstellen. «Obwohl die Oscillons schon lange nicht mehr existieren, sind die Gravitationswellen, die sie ausgesandt haben, allgegenwärtig – durch sie können wir weiter zurückschauen als jemals zuvor», sagt Antusch.

Der theoretische Physiker und sein Team konnten in numerischen Simulationen berechnen, wie das Signal der Oscillons, welches nur Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall ausgesendet wurde, aussieht. Es erscheint als starker Peak in dem ansonsten breiten Frequenzspektrum der Gravitationswellen.

«Wir hätten vor unseren Berechnungen nicht gedacht, dass Oscillons ein solch starkes Signal bei einer bestimmten Frequenz erzeugen können», erläutert Antusch. In einem zweiten Schritt müssen nun experimentelle Physiker das Signal mit Detektoren tatsächlich nachweisen.

Originalartikel

Stefan Antusch, Francesco Cefalà, and Stefano Orani
Gravitational Waves from Oscillons after Inflation
Physical Review Letters (2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.118.011303

Weitere Auskünfte

Prof. Dr. Stefan Antusch, Universität Basel, Departement Physik, Tel. +41 61 207 39 18, E-Mail: stefan.antusch@unibas.ch

Reto Caluori | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Moleküle brillant beleuchtet
23.04.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Wie zerfallen kleinste Bleiteilchen?
23.04.2018 | Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Latest News

Structured light and nanomaterials open new ways to tailor light at the nanoscale

23.04.2018 | Physics and Astronomy

On the shape of the 'petal' for the dissipation curve

23.04.2018 | Physics and Astronomy

Clean and Efficient – Fraunhofer ISE Presents Hydrogen Technologies at the HANNOVER MESSE 2018

23.04.2018 | Trade Fair News

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics