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Gravitationswellen

Einstein über die Schulter geschaut: Fragestellungen zur Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie, mathematische Methoden, Bedeutung und Interpretation
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Gravitationswellen

Beitrag von msueper » 4. Dez 2006, 17:25

Hallo,
bin wieder im Lande und gleich eine Frage:

http://astronews.com/news/artikel/2006/ ... -001.shtml

Gravitationswellen wurde nalso schon von Einstein vorausgesagt, konnten aber noch nicht nachgewiesen werden.
Warum? Sind unsere Messinstrumente zu schlecht?
Oder kann es sowas wie bei den Sonnenneutrinos sein? Da konnte man sie ja auch nicht messen, weil es eine Umwandlung gibt, hin zu solchen, die dem Messinstrument entgingen.
Martin

breaker
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Beitrag von breaker » 4. Dez 2006, 18:33

Ich glaube, unsere Messinstrumente ind zu schlecht.
Herr Lesch hat mal gesagt, so eine Gravitationswelle würde einen Gegenstand von 4 Lichtjahren Länge nur um die Breite eines Haares dehnen, wenn sie ihn trifft. Das ist schwer nachzuweisen.

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Beitrag von AlTheKingBundy » 4. Dez 2006, 18:40

Hallo und willkommen zurück. Gravitationswellen bedeuten eine wellenförmige Ausbreitung einer Raum-Zeit-Störung. Die können auf vielfältige Weise im Universum entstehen (z.B. kosmische Explosionen). Jedoch sind diese Störungen dermaßen gering, dass sie sich der Messbarkeit quasi entziehen (man denke nur an die ungenaue Gravitationswaage). Neue Lasertechniken versprechen aber mehr. Tensor wird da bestimmt gute Links nennen können.

Die Messbarkeit der Sonnenneutrinos ist ebenfalls problematisch, weil sie kaum mit Materie wechselwirken (nur über die schwache WW und Gravitation). Mit dem Sonnenneutrinoproblem hat es folgendes auf sich:

Es gibt drei Neutrinoarten. Elektronneutrinos, Myonneutrinos und Tauonneutrinos. Da man nun weiß, dass Neutrinos eine Masse besitzen, können sie auf dem Weg zur Erde oszillieren, d.h. sich ineinander umwandeln. Das kann man messen (wenn auch sehr schwer und noch immer ziemlich ungenau). Die Ergebnisse kann man dann mit denen aus kernphysikalischen Sonnenmodellen vergleichen. Aber auch hier wird Tensor denke ich helfen können mit ein paar zauberhaften Links :-)

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Beitrag von gravi » 4. Dez 2006, 18:42

Machen wir einen kleinen Versuch dazu:

Wir nehmen einen Metallstab von 20 Metern Länge, lassen den Klotz gute 500 Tonnen wiegen. Den versetzen wir jetzt in Rotation, 30 Umdrehungen pro Sekunde.

Jetzt müsste der Stab Gravitationswellen abstrahlen. Das macht der auch, allerdings liegt die Leistung bei satten [math]#Pow(10, -29)[/math] Watt.
Es gibt kein Messgerät, welches einen derartige Empfindlichkeit hätte diese Leistung anzuzeigen.

Gravitationswellen sind wohl die schwächsten Wellen die wir kennen, daher ist es ungeheuer schwierig sie nachzuweisen. Vermutlich wird der Nachweis erst durch ein Experiment wie http://lisa.jpl.nasa.gov/ gelingen.

Gruß
gravi
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Neutrinooszillation

Beitrag von Ray Light » 4. Dez 2006, 21:14

In den thermonuklearen Fusionsprozessen im Innern der Sonne werden eigentlich nur Elektronneutrinos hergestellt. Lange Zeit wurden nicht die Neutrinoflüsse beobachtet, die man aus der Sterntheorie erwartet hätte.

Die Lösung dieses solaren Neutrinoproblems ist die Neutrinooszillation. 1998 hat die Super-Kamiokande-Kollaboration in Japan nachweisen können, dass Neutrinos eine Masse haben und dass sie ihren Typ (die Leptonenfamilie) auf dem Weg von der Sonne zur Erde ändern. Dieser Effekt heißt Neutrinooszillation.

http://xxx.uni-augsburg.de/abs/hep-ex/9807003

Den meisten Experimente wie Gallex etc. war das seinerzeit entgangen, weil sie nur für Elektronneutrinos und nicht die anderen (Myon- und Tauneutrinos) empfindlich waren.

Allein von der Sonne durchlöchern uns 70 Mrd. Neutrinos pro Quadratzentimeter und pro Sekunde - eine Wahnsinnszahl! Und der Clou: nichts passiert, weil Neutrinos schwach wechselwirkende Teilchen sind und der Wirkungsquerschnitt extrem klein ist.
In dieser Zahl sind die Neutrinos anderer kosmischer Quellen gar nicht berücksichtigt. In der Antarktis laufen derzeit Experimente (AMANDA, bald ICECUBE), die Jagd machen auf ultrahochenergetische Neutrinos. Sie erzeugen über Sekundärprozesse Lichtblitze im Eis, die man messen kann.

Diese Neutrinos kommen nicht aus der Sonne und haben noch mehr kinetische Energie als diejenigen aus Supernovae; sie kommen aus Supernovaüberresten, wo sie durch Beschleunigungsprozesse erzeugt werden und (wie man vermutet) aus den relativistischen Jets aktiver Galaxien.

Gruß,
Ray
Wir haben verlernt uns zu wundern.

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Re: Gravitationswellen

Beitrag von tomS » 15. Dez 2009, 19:29

Hier ist die Orginalarbeit

http://arxiv.org/abs/0910.3954
Stellar-mass black holes in star clusters: implications for gravitational wave radiation
Sambaran Banerjee, Holger Baumgardt, Pavel Kroupa
(Submitted on 20 Oct 2009)
Abstract: We study the dynamics of stellar-mass black holes (BH) in star clusters with particular attention to the formation of BH-BH binaries, which are interesting as sources of gravitational waves (GW). We examine the properties of these BH-BH binaries through direct N-body simulations of star clusters using the GPU-enabled NBODY6 code. We perform simulations of N <= 10^5 Plummer clusters of low-mass stars with an initial population of BHs. Additionally, we do several calculations of star clusters confined within a reflective boundary mimicking only the core of a massive cluster. We find that stellar-mass BHs with masses ~ 10 solar mass segregate rapidly into the cluster core and form a sub-cluster of BHs within typically 0.2 - 0.5 pc radius, which is dense enough to form BH-BH binaries through 3-body encounters. While most BH binaries are ejected from the cluster by recoils received during super-elastic encounters with the single BHs, few of them harden sufficiently so that they can merge via GW emission within the cluster. We find that for clusters with $N \ga 5\times 10^4$, typically 1 - 2 BH-BH mergers occur within them during the first ~ 4 Gyr of evolution. Also for each of these clusters, there are a few escaping BH binaries that can merge within a Hubble time, most of the merger times being within a few Gyr. These results indicate that intermediate-age massive clusters constitute the most important class of candidates for producing dynamical BH-BH mergers. Old globular clusters cannot contribute significantly to the present-day BH-BH merger rate since most of the mergers from them would have occurred earlier. In contrast, young massive clusters are too young to produce significant number of BH-BH mergers. Our results imply significant BH-BH merger detection rates for the proposed "Advanced LIGO" GW detector.
Gruß
Tom

Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
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Re: Gravitationswellen

Beitrag von tomS » 15. Dez 2009, 20:06

Eine Graphik zur Darstellung der Gravitationsquellen sowie der Empflindlichkeiten der Experimente
gv3.PNG
Gruß
Tom

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Re: Gravitationswellen

Beitrag von tomS » 15. Dez 2009, 20:11

Außerdem eine Seite des Albert-Einstein-Instituts mit Computersimulationen:
schwarze Löcher und Neutronensterne: Kollaps, Binärsysteme, ...;sowohl Graphiken als auch Movies.

http://numrel.aei.mpg.de/Visualisations/
Gruß
Tom

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