Gravitationswellen messen

Hallo zusammen,
die Messgeraete um Gravitatioswellen zu messen werden immer empfindlicher und bald, so wird versprochen, soll es moeglich sein auch Ergebnisse zu erhalten.
Etwas Grundsaetzliches verstehe ich jedoch nicht. Wenn der Raum gestaucht wird, wird dann nicht auch der Rauminhalt im gleichen Masse gestaucht? Wie kann man etwas messen, wenn das Messgeraet selbst Teil des Bezugsystems ist? Eine Welle auf dem Wasser kann man beobachten, weil man sich ausserhalb der Welle befindet. Es kann doch nur etwas relativ zu etwas anderem gemessen werden. Die Oberflaeche eine gewellten Strasse wird doch nicht laenger oder kuerzer.

In einem der ersten Berichte ueber Gravitationswellenforschung habe von diesem Problem gelesen und das das eigentlich das Hauptproblem sei. Aber seit dem hab ich da nichts mehr drueber gehoert. Ist dieses Problem geloest worden?

wundernd
BlauerEngel

Hallo,

ich nehme mal an, das ist eine Frage der Detektionsrichtung bzw. der räumlichen Anordnung deines Detektors in bezug zum Ereignis.
Wenn eine Welle mit ihrer Front parallel zum Detekor durchläuft, sieht es sicher so aus wie du befürchtest und man kann nichts messen.
Stellt man das Ding allerdings entlang der Propagationsrichtung der Welle auf, solltest du wohl etwas messen können. Je nach Wellenlänge im Verhältnis zur Länge des Detekors, schätze ich.

Die Dinger haben doch auch mind. 2 senkrecht zu einander stehende Arme, so weit ich mich erinnere. Bestimmt sowas wie ein Referenz- und ein Messarm.
Bei LISA ~2020 wirds dann ein Dreieck aus 3 Satteliten hinter der Erdumlaufbahn.

BlauerEngel schrieb:

Wie kann man etwas messen, wenn das Messgeraet selbst Teil des Bezugsystems ist?

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Mein Vergleich dazu ist, die Füllhöhe einer Talsperre mit einer Strichliste an der Außenseite eines darauf schwimmenden Bootes abzulesen.

Mein Vergleich dazu ist, die Füllhöhe einer Talsperre mit einer Strichliste an der Außenseite eines darauf schwimmenden Bootes abzulesen.

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Füllhöhe ist schlecht, aber versuch's mal mit Wellenhöhe. Der Vergleich passt besser, und funktionieren tut's dann auch.

Gravitationswellen sind ein relativ kompliziertes Phänomen.

Der Raum wird tatsächlich gestaucht. Man kann also eine Gravitationswelle nicht mit einem Lineal auf Atomen beobachten.
Man tut stattdessen Folgendes:
Man baut einen guten Laser (möglichst große Kohärenzlänge) und erzeugt damit ein Interferenzbild, indem man den Strahl aufspaltet und wieder zusammenfügt. Dabei wird einer der Strahlen über eine weite Strecke geschickt und zurückgespiegelt. Wenn sich die Länge der Strecke verändert, und sei es nur um einen Bruchteil eines Protonendurchmessers, dann kann das Interferometer dies registrieren. So kann man im Prinzip Gravitationswellen messen. Praktisch sind aber alle nahen Quellen offenbar zu schwach, um sie mit heutiger Technik nachzuweisen.

MGZ schrieb:

Praktisch sind aber alle nahen Quellen offenbar zu schwach, um sie mit heutiger Technik nachzuweisen.

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... denn sie liegen in einem Frequenzbereich (Milli-Hertz), der den heutigen Messgeräten noch nicht zugänglich ist.

Ich schrieb:

Füllhöhe ist schlecht, aber versuch's mal mit Wellenhöhe. Der Vergleich passt besser, und funktionieren tut's dann auch.

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Und damit ist Deine Analogie auch besser, denn auch mit dem Boot könnte ich Wellen dieser Frequenzen nicht wahrnehmen.

Und damit ist Deine Analogie auch besser, denn auch mit dem Boot könnte ich Wellen dieser Frequenzen nicht wahrnehmen.

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Richtig. Aber wenigstens eins stimmt mit den Wellen und dem Boot: wenn da keine Welle wäre, sondern nur eine Füllhöhe - bzw. "Raumdehnung" oder wie man sowas nennen will - dann gäbe es nichts zu messen. Dann wäre das nur eine Koordinatentransformation ohne physikalischen Effekt.
Was wirklich passiert ist, dass sich Abstände zwischen zwei frei schwebenden Körpern periodisch ändern. Sowas kann man messen. Wegen mir kann man es auch Raumdehnung oder -stauchung nennen, aber diese Vokabeln verleiten ganz offensichtlich dazu, den Effekt falsch zu interpretieren.

Ich schrieb:

Wegen mir kann man es auch Raumdehnung oder -stauchung nennen, aber diese Vokabeln verleiten ganz offensichtlich dazu, den Effekt falsch zu interpretieren.

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Wer es wirklich genau wissen will, kann gerne auch im Nachbarthema vorbeischauen.

In einem weiteren Parallelthema (Link ebenda) wurde schon beschrieben, dass Lichtstrahlen von einer Gravitationswelle nur in der Transversalebene, also senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Gravitationswelle, verändert werden und nicht parallel dazu. Genau diese Eigenschaft geben die Gleichungen dort mMn bereits korrekt wieder.
MfG