Internationales Zentrum für Gravitationsphysik in Hannover

Herausforderungen der internationalen Spitzenforschung erfordern oftmals schnelle Entscheidungen in Politik und Verwaltung. Im Falle der Gravitationsphysik ist dies gelungen:

Der experimentelle Nachweis und die Analyse von Gravitationswellen gehört heute zu den größten Herausforderungen der modernen Physik. Weltweit gehen daher derzeit vier Gravitationswellendetektoren in Betrieb. Sie kooperieren miteinander, stehen aber auch im Wettbewerb – denn die Wahrscheinlichkeit für den direkten Nachweis von Gravitationswellen einen Nobelpreis zu erhalten ist hoch. Das deutsch-britische Projekt GEO600 wurde nun durch die Gründung des Internationalen Zentrums für Gravitationsphysik in Hannover entscheidend gestärkt.

Möglich wurde die Gründung des Zentrums in relativ kurzer Zeit durch eine vertrauensvolle und effektive Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Politik und Verwaltung. Hochschulen und Ministerien arbeiteten Hand in Hand, und innerhalb von kurzer Zeit liefen Verfahren parallel, Entscheidungen wurden getroffen und Finanzierungen abgestimmt. Die Forschungsprojekte überzeugten alle beteiligten Gremien. Thomas Oppermann, Niedersächsischer Minister für Wissenschaft und Kultur: „Die Gründung des Zentrums für Gravitationsphysik ist eine große Chance für den Wissenschaftsstandort Hannover. Deshalb habe ich mich trotz der angespannten Haushaltslage schnell entschieden, 12.5 Mio. EUR für den Umbau bereitzustellen. Das ist auch ein Ergebnis der besonders vertrauensvollen und unkomplizierten Zusammenarbeit zwischen der Max-Planck-Gesellschaft und dem Land Niedersachsen.“ Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK), die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) und die Universität Hannover entwickelten für das Zentrum für Gravitationsphysik folgende Struktur:

Das Zentrum für Gravitationsphysik wird in enger Kooperation der Max-Planck-Gesellschaft mit dem Laserzentrum und der Universität Hannover betrieben und mit zwei experimentellen Abteilungen ausgestattet. Die Max-Planck-Gesellschaft und die Universität Hannover bringen je eine Abteilung in die Kooperation ein Prof. Karsten Danzmann, der an der Hochschule seit 1993 den Lehrstuhl für Atom- und Molekülphysik innehat, leitet die Abteilung Laserinterferometrie und Gravitationswellen-Astronomie. Über die Besetzung des zweiten Direktorenpostens wird derzeit verhandelt. Eine enge Verknüpfung von internationaler Spitzenforschung mit universitärer Ausbildung ist damit sichergestellt. „Eine Kooperation wie diese ist ein Forschungsschwerpunkt, der in der Hochschullandschaft wie ein Leuchtturm wirkt“, stellt Prof. Dr. Ludwig Schätzl, Präsident der Universität Hannover heraus.

Organisatorisch sind die beiden experimentellen Abteilungen in das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Golm bei Potsdam eingebunden. Im Endausbau werden 89 Mitarbeiter im Zentrum für Gravitationsphysik arbeiten. Es entstehen 39 Planstellen, die jeweils zur Hälfte von der Max-Planck-Gesellschaft und der Universität Hannover getragen werden. 50 Stellen weitere Stellen werden aus Drittmitteln finanziert.

Die beiden Hannoveraner Abteilungen des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik werden in frei werdende Räume der Universität einziehen. Das Land Niedersachsen übernimmt die Umbaukosten in Höhe von rund 12,5 Mio. EUR, im Gegenzug wird die Max-Planck-Gesellschaft anteilig Miete zahlen. Mitte 2003 können die Forscher in die neuen Räume einziehen.

Prof. Dr. Hermann Nicolai, Geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik: „Mit der schnellen und unkomplizierten Gründung des Zentrums für Gravitationsphysik können wir international beweisen, dass die deutsche Forschungs-landschaft in der Lage ist, auf aktuelle Herausforderungen zu reagieren. Die Gravitationsforschung in Deutschland hat eine Stärkung erfahren, für die wir allen Beteiligten dankbar sind. Die neu geschaffenen Arbeitsmöglichkeiten werden sicher zu herausragenden Forschungsergebnissen führen.“

GEO600: Ein Laser-Ohr für das Konzert des Kosmos GEO600 ist ein völlig neuartiges Teleskop. Bisher versuchte man vor allem mit der Licht- und Radiowellenastronomie den Geheimnissen des Universums auf die Spur zu kommen. 95% des Universums bleiben der Beobachtung jedoch verborgen, weil sie von Dunkelwolken verdeckt werden oder aus nicht-leuchtender Materie bestehen – sie sind weder für Licht- noch für Radiowellen durchlässig. Gravitationswellen dagegen durchdringen solche Wolken ungehindert. Sie werden uns daher genaue Informationen über die Verteilung von Neutronensternen und Schwarzen Löchern im Universum sowie über den detaillierten Ablauf von kosmischen Katastrophen wie einer Sternexplosion (Supernova) oder dem Zusammen-sturz und der Verschmelzen zweier Sterne liefern können. Da die auf der Erde messbaren Frequenzen von Gravitationswellen im Hörbereich liegen, werden Physiker und Mathematiker hoffentlich schon bald das Brummeln und Pfeifen des Universums hörbar machen.

Der Gravitationswellendetektor GEO600 besteht, scheinbar unspektakulär, aus zwei 600 Meter langen im Boden vergrabenen Rohren und schlichten Baucontainern. In Ihnen jedoch verbirgt sich das Herz von GEO600 – eine hochmoderne Lasertechnik.

Gravitationswellenforschung in Deutschland Vor mehr als achtzig Jahren sagte Albert Einstein die Existenz von Gravitationswellen voraus, aber erst heute steht die notwendige Technologie zur Verfügung, um diese kleinen Krümmungen von Raum und Zeit nachzuweisen und zur Beobachtung der dunklen Seite des Universums zu nutzen.

Seit der Pionierzeit der experimentellen Gravitationswellenforschung in den 1970er Jahren hat die Max-Planck-Gesellschaft auch auf diesem Gebiet eine internationale Spitzenstellung inne. Vor der Übernahme durch das Albert-Einstein-Institut war das Forschungsgebiet am Garchinger Max-Planck-Institut für Quantenoptik angesiedelt. Dieses Institut richtete auch 1994 gemeinsam mit der Universität Hannover eine experimentell arbeitende Außenstelle in der niedersächsischen Landeshauptstadt ein.

In enger Kooperation mit den britischen Universitäten in Glasgow und Cardiff wird in Hannover unter Leitung von Prof. Karsten Danzmann der Gravitationswellendetektor GEO600 entwickelt und gebaut. Der Beginn der Aufnahme aussagekräftiger Daten wird für Ende 2002 erwartet.

Das Mutterinstitut des neuen Teilinstituts in Hannover, das Golmer Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, wurde 1995 gegründet. Seine Wissenschaftler widmen sich in drei Abteilungen vor allem der mathematischen Weiterentwicklung der Allgemeinen Relativitätstheorie, der Astrophysikalischen Relativitätstheorie, sowie der Quantengravitation.

Darüber hinaus koordiniert das Institut ein EU-Netzwerk über die theoretischen Grundlagen der Gravitationswellenastronomie und ist Partner in vier weiteren EU-Netzwerken zur Quantengravitation, Stringtheorie, zum GRID-Computing und zur Mathematik im Web.

Karsten Danzmann Danzmann führt seit 1990 die Gravitationswellengruppe am Garchinger Max-Planck-Institut für Quantenoptik. Als hauptverantwortlicher Wissenschaftler von GEO600 – das Projekt wird gemeinsam mit den britischen Universitäten in Glasgow und Cardiff betrieben – koordiniert er seit 1994 erfolgreich die Entwicklung und den Bau des erdgebundenen Gravitationswellendetektors. Außerdem ist er seit rund sieben Jahren federführender Wissenschaftler des LISA-Gravitationswellenexperiments im Weltraum (Laser Interferometer Space Antenna) , ein Gemeinschaftsprojekt zwischen der ESA und der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA, das im Jahr 2011 gestartet werden soll. Karsten Danzmann leitet die europäische Seite dieses Unternehmens.