Gravitationswellen. Von der Vision bis zum Nachweis

Facharbeit (Schule) aus dem Jahr 2018 im Fachbereich Physik – Physik allgemein, Note: 1,4, Sprache: Deutsch, Abstract: Vor 100 Jahren sagte der Physiker Albert Einstein die Existenz von sogenannten Gravitationswellen voraus. Am 14. September 2015 gelang es Forschern des amerikanischen Laserinterferometers in Louisiana diese unglaublich kleinen Krümmungen der Raumzeit zu messen. ‚Ladys and gentleman, we have detected gravitational waves‘, dies verkündete David Reitze, der Chef des Experiments, bei einer Pressekonferenz der National Science Foundation am 11. Februar 2016. Doch was bedeutet dies für die Wissenschaft?! Die Entdeckung dieses Phänomens und damit der Beweis von Einsteins Vorhersage eröffnet einen ganz neuen Forschungsbereich, die sogenannte Gravitationswellenastronomie. ‚Existieren schwarze Löcher wirklich?‘, ‚Sind Neutronensterne schroff?‘ und ‚Wie schnell dehnt sich das Universum aus?‘. All das sind Fragen, auf die Wissenschaftler sich mithilfe der neuen Erkenntnisse eine endgültige Antwort erhoffen. Selbst die Entdeckung von ‚kosmischen Strings‘ und somit neue Sichtweisen auf die ´absurde´ Stringtheorie sind möglich. Doch der wohl größte Durchbruch, der mithilfe dieser neuen Erkenntnisse möglich wäre, ist die Entwicklung einer Quantengravitationstheorie – die Vereinigung von Quantenphysik und Relativitätstheorie. Wir haben unsere Abhandlung in drei Themengebiete gegliedert: 1. Spezielle Relativitätstheorie, 2. Allgemeine Relativitätstheorie und 3. Gravitationswellen, aus denen wir zum Schluss ein Fazit ziehen werden. Jeder dieser Punkte ist wiederum gegliedert in logische Unterpunkte. Wir haben uns entschieden, unsere Arbeit so einzuteilen, weil wir der Meinung sind, dass ein gewisses Vorwissen, welches wir mit den ersten zwei Abschnitten vermitteln, zwingend notwendig ist. Am 25. November 1915 stellte Albert Einstein die Erweiterung zu seiner 1905 veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie vor – die allgemeine Relativitätstheorie. Diese Theorien bilden die Grundlage der modernen Physik und waren das Fundament für Einsteins Vision von Gravitationswellen. Doch was beinhalten diese beiden Theorien?