Laser für Einsteins Erben – Laserentwicklung am LZH
Schon im Jahr 1916 postulierte Albert Einstein im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie die Existenz von Gravitationswellen – das sind Verzerrungen des Raumes, die jedoch so minimal sind, dass sie nur bei großen kosmischen Ereignissen nachweisbar werden. Eine Supernova-Explosion in einer benachbarten Galaxie beispielsweise ändert die Länge einer 1 km langen Teststrecke auf der Erde lediglich um ein Tausendstel eines Protonendurchmessers und nur für einige tausendstel Sekunden. Bisher war es technologisch unmöglich, Gravitationswellen nachzuweisen.
Gut ein halbes Dutzend internationale Forscherteams verfolgen nun mit Hilfe modernster Messtechnik das ehrgeizige Ziel, Gravitationswellen zu vermessen und Einsteins Theorien zu bestätigen. Darunter befinden sich auch das ’irdische’ deutsch-britische Projekt GEO600 bei Hannover und das ’außerirdische’’ LISA (Laser Interferometer Space Antenna), eine für das Jahr 2011 geplante Cornerstone-Mission der europäischen Weltraumagentur ESA. Beide Systeme bedienen sich der Laserinterferometrie, um Gravitationswellen nachzuweisen.
Physiker und Ingenieure am Laser Zentrum Hannover e.V. entwickeln derzeit Lasersysteme für diese Interferometer, die den enormen messtechnischen Herausforderungen gewachsen sein werden. Herzstück der Systeme sind hochstabile Laser, die auf einem Miniatur-Einkristall-Laser (Nd:YAG, Miser) aufbauen. Mit Ausgangsleistungen bis 2 Watt und einer beachtlichen Intensitäts- und Frequenzstabilität, ist der Miser ein idealer Kandidat für den messtechnischen Einsatz – sowohl auf der Erde als auch im Weltall.
Für erdgebundene Detektoren wird der Miser genutzt, um seine Stabilitätseigenschaften auf eine Leistungslaserstufe zu übertragen („injection locking“). Erreicht werden so mehr als 12 W Ausgangsleistung für eine Nd:YAG-Laserstufe, für Nd:YVO4-Laser wurden mehr als 20 Watt demonstriert. Zukünftig soll eine 200 W Leistungslaserstufe realisiert werden.
Besondere Herausforderungen ergeben sich für die Weltraummission LISA. Über die Anforderungen der Messtechnik hinaus muss das Lasersystem miniaturisiert und für die extremen Umweltbedingungen des Weltalls ausgelegt werden.
Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Technologie und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.
Für mehr Information:
Laser Zentrum Hannover e.V.
Herr Dipl.-Phys. Ulf Hinze
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover
Tel.: +49 511 2788-223
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