Physik-Nobelpreis Tiefe Einblicke in weit entfernte Galaxien

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Drei US-Forscher werden für den Nachweis von Gravitationswellen augezeichnet. Ihre Erkenntnisse versprechen eine Revolution in der Astrophysik.

Gravitationswellen kann man nicht sehen – Physiker behelfen sich deshalb mit Animationen. Foto: dpa
Gravitationswellen kann man nicht sehen – Physiker behelfen sich deshalb mit Animationen. Foto: dpa

Stockholm - Wie ehrt man eine Gruppe von mehr als tausend Wissenschaftlern? Vor dieser schwierigen Aufgabe stand das Nobelpreiskomitee der königlich schwedischen Akademie bei der Verleihung des Nobelpreises für Physik in diesem Jahr.

Sie wählte drei Forscher aus, ohne deren Beiträge es nicht möglich gewesen wäre, am 14. September 2015 zum ersten Mal das Signal zweier verschmelzender schwarzer Löcher aufzuzeichnen: Rainer Weiss, Barry Barish und Kip Thorne. Weiss gilt als Pionier des gesamten Forschungsfeldes. Er feilte bereits in den Siebzigern an einem Konzept für einen Detektor, als viele Kollegen noch gar nicht an die Machbarkeit glaubten. Unter seiner Regie wurde später der erste Prototyp des Gravitationswellen-Observatioriums Ligo gebaut. Weiss erhält die eine Hälfte des Preisgeldes. Der Physiker ist 1932 in Berlin geboren, seine Familie floh vor den Nationalsozialisten, als er sechs Jahre alt war.

Empfindliche Detektoren

Die andere Hälfte geht zu gleichen Teilen an die beiden Visionäre Kip Thorne und Barry Barish. Der „inspirierende Theoretiker“ Kip Thorne vom California Institute of Technology (Caltech) habe sich mit der Frage beschäftigt, welche Objekte Signale aussenden könnten, begründete die Astrophysikerin Olga Botner vom Nobelkomitee. Barish sei zwar vergleichsweise spät zu der Forschungsgruppe gestoßen, nämlich im Jahr 1994. Er habe ausgelotet, wie empfindlich ein Detektor für Gravitationswellen eigentlich sein müsste – und auf welche Weise störende Einflüsse ausgeschaltet werden könnten. Alle drei hätten die Entstehung der internationalen Zusammenarbeit Ligo entscheidend mitgeprägt.

An diesem Forschungsprojekt sind weltweit 19 Institute beteiligt, darunter auch das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover. Dort waren beispielsweise schon früh hochpräzise Laser entwickelt worden, wie sie später bei den größeren amerikanischen Anlagen von Ligo zum Einsatz kamen . Karsten Danzmann, der Leiter des Instituts, war deshalb im Vorfeld ebenfalls als heißer Kandidat für den Nobelpreis gehandelt worden. Bei der Feier der deutsch-physikalischen Gesellschaft in Berlin jedoch gab es keine Kritik. Alle betonten einmütig die kollegiale Anerkennung: „Es wurden schon die richtigen Menschen ausgezeichnet“, sagt der deutsche Physiker Walter Winkler, der mit Karsten Danzmann in Hannover forscht.

Für Neid wäre wohl auch keine Zeit. Denn die Ereignisse in dem neuen Forschungsfeld überschlagen sich augenblicklich geradezu: In der vergangenen Woche verkündete das Gravitationswellen-Observatorium Ligo, dass am 14. August zum vierten Mal ein Signal empfangen worden sei. Dieses Mal war es nicht nur von den beiden Anlagen in Hanford und Livingston aufgezeichnet worden, die mehr als 3000 Kilometer voneinander entfernt sind, sondern auch von dem französisch-italienischen Detektor Virgo, der in der Nähe von Pisa steht. Die Kombination der drei Datensätze machte es möglich, das Signal zehnmal genauer zu bestimmen, als dies bei den zuvor empfangenen möglich war.

Einsteins Vorhersage bestätigt

Demnach stammt auch das Signal vom 14. August erneut von zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern. Erstmals verfolgten die Forscher, dass die Wellen sich tatsächlich so verhalten, wie Albert Einstein es vorausgesagt hatte: Sie schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. „Es hat keiner zu hoffen gewagt, dass man so starke Signale empfangen könnte“, sagt Walter Winkler. Erstaunlich sei auch, wie viele solche Ereignisse es offenbar gebe. „Ich freue mich jetzt darauf, dass wir Signale aus weiteren Quellen finden.“ Tatsächlich kursieren bereits Gerüchte, ein solches Signal sei am 17. August empfangen worden, werde aber noch überprüft. Dieses Gerücht wollte Winkler aber nicht kommentieren.

Wenn es nun gelinge, die Empfindlichkeit der Detektoren weiter zu steigern, sagte Preisträger Rainer Weiss im Telefoninterview während der Pressekonferenz in Stockholm, dann sei es vielleicht auch bald möglich, auf diese Weise in die Zeit der Entstehung unseres Universums hinein zu horchen. Der 85-jährige Weiss zeigte sich bei dem Telefonat gut gelaunt und schlagfertig. Auf die Frage, wie es ihm gehe, sagte er: „Gut. Ich bin sogar schon angezogen.“

So schwach das Signal einer Gravitationswelle auch sein möge, schreibt das Komitee in seiner Begründung, es verspreche schon jetzt eine Revolution in der Astrophysik. „Gravitationswellen sind ein vollkommen neuer Weg, die gewaltigsten Ereignisse im All zu untersuchen und die Grenzen unseres Wissens zu testen.“ Rolf-Dieter Heuer, Präsident der Deutsch-Physikalischen Gesellschaft, erhofft sich nun, dass die aufregende Entdeckung den Nachwuchs für die Physik zu begeistern vermag. Dazu ist Preisträger Kip Thorne prädestiniert wie kaum ein anderer: Er hat am Kinofilm „Interstellar“ mitgearbeitet.