Институт гравитационной физики Макса Планка ( Институт Альберта Эйнштейна ) — институт Макса Планка, исследования которого направлены на изучение теории относительности Эйнштейна и не только: математики , квантовой гравитации , астрофизической теории относительности и гравитационно-волновой астрономии . Институт был основан в 1995 году и расположен в Потсдамском научном парке в Гольме, Потсдаме и в Ганновере , где он тесно сотрудничает с Ганноверским университетом Лейбница . И Потсдамская, и Ганноверская части института состоят из трех исследовательских отделов и имеют ряд независимых исследовательских групп.
Институт проводит фундаментальные исследования в области математики, анализа данных , астрофизики и теоретической физики , а также исследования в области лазерной физики , вакуумной техники, виброизоляции , классической и квантовой оптики .
Когда научное сотрудничество LIGO объявило о первом обнаружении гравитационных волн , исследователи института занимались моделированием, обнаружением, анализом и характеристикой сигналов. Институт участвует в ряде коллабораций и проектов: является основным партнером по детектору гравитационных волн GEO600 ; Ученые института разрабатывают волновые модели, которые применяются в детекторах гравитационных волн для обнаружения и характеристики гравитационных волн . Они разрабатывают детекторную технологию, а также анализируют данные детекторов научного сотрудничества LIGO , Virgo и KAGRA . Они также играют ведущую роль в планировании и подготовке космического детектора LISA (планируемая дата запуска: 2034 год) и участвуют в разработке третьего поколения наземных детекторов гравитационных волн ( Einstein Telescope , Cosmic Explorer ). Институт также является крупным игроком в проектах Einstein@Home и PyCBC .
С 1998 по 2015 год институт издавал в открытом доступе обзорный журнал Living Reviews in Relativity . [1]
Недавно основанный институт начал свою работу в апреле 1995 года и с 1999 года находится в Потсдам-Гольме. [2]
В 2002 году институт открыл филиал в Университете Ганновера , специализирующийся на анализе данных , разработке и эксплуатации детекторов гравитационных волн на Земле и в космосе. Ганноверский институт возник на базе Института физики атома и молекул (AMP) Ганноверского университета, основанного в 1979 году физическим факультетом.
Научно-исследовательская деятельность института сосредоточена в области общей теории относительности . Он охватывает теоретическую и экспериментальную физику гравитации , квантовую гравитацию , мультимедиа-астрономию и космологию . Институт уделяет большое внимание исследованиям гравитационно-волновой астрономии : пять из шести кафедр работают над различными аспектами этой области исследований. Центральными темами исследований являются:
Все эти усилия позволяют создать новый вид астрономии , который начался с первого прямого обнаружения гравитационных волн на Земле.
Ученые института также работают над объединением фундаментальных теорий физики — общей теории относительности и квантовой механики — в теорию квантовой гравитации .
Партнерские группы Макса Планка проводят исследования в областях, пересекающихся с областями бывшего принимающего института Макса Планка. Они созданы для поддержки молодых ученых, возвращающихся на родину после исследовательской работы в Институте Макса Планка. [17]
Институт гравитационной физики Макса Планка имеет две партнерские группы Макса Планка: [18] [19]
В AEI Hannover и AEI Potsdam есть две группы научного сотрудничества LIGO, занимающиеся теорией и анализом данных детекторов LIGO и Virgo . [20] [21] В AEI Ганновере также есть группа GEO, занимающаяся различными экспериментальными темами. [22] Исследователи AEI в Потсдаме и Ганновере анализируют данные LIGO и Virgo. Они также разрабатывают предсказания гравитационно-волновых сигналов, используемых для поиска слияний черных дыр и нейтронных звезд, и их интерпретацию.
AEI Hannover является учреждением-партнером в расширенном проекте LIGO и предоставило предварительно стабилизированную лазерную систему [23] [24] [25] для усовершенствованных детекторов LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне. Исследователи АЭИ помогают в вводе в эксплуатацию и эксплуатации современных интерферометров LIGO.
В начале 2018 года исследователи из AEI Hannover разработали, построили и помогли установить источник сжатого света в детекторе гравитационных волн Advanced Virgo . [26] Во время третьего совместного наблюдения детекторов гравитационных волн это снизило квантово-механический фоновый шум примерно на треть, увеличив ожидаемую скорость обнаружения слияний двойных нейтронных звезд до 26%. [27] [28]
Исследователи из AEI вносят вклад в планирование, разработку и научное обоснование [29] телескопа Эйнштейна (ET), детектора гравитационных волн третьего поколения в Европе. Сопредседателем руководящего комитета ET является AEI в Ганновере [30] , а лазерная технология для прототипа ET в Маастрихте будет разрабатываться в AEI в Ганновере. [31] Исследователи AEI Potsdam вносят вклад в разработку моделей формы волны для детекторов гравитационных волн третьего поколения, таких как телескоп Эйнштейна. [32]
Детектор гравитационных волн GEO600 к югу от Ганновера был спроектирован и эксплуатируется учеными из Института гравитационной физики Макса Планка и Ганноверского университета Лейбница вместе с партнерами в Соединенном Королевстве. [33]
LISA Pathfinder — испытательная миссия ЕКА для космической антенны лазерного интерферометра (LISA). Он продемонстрировал ключевые технологии обнаружения гравитационных волн в космосе. Институт гравитационной физики Макса Планка в Ганновере и Институт гравитационной физики при Университете Лейбница в Ганновере отвечали за и координировали вклад Германии в миссию. [34]
На этапе операций исследователи Макса Планка и Университета Лейбница в Ганновере участвовали в анализе данных миссии. [35] Они также сыграли ведущую роль в разработке программного обеспечения для анализа LTPDA, набора инструментов MATLAB . [36] Ученый АЕИ принял участие в сменах миссии в ESOC .
Космическая гравитационно-волновая обсерватория LISA разрабатывается под руководством ЕКА в сотрудничестве с научным консорциумом. [37] Консорциум LISA возглавляет директор AEI Карстен Данцманн. [37] В AEI Hannover и AEI Potsdam существуют группы консорциума LISA. [38] В AEI Ганновере есть большие лаборатории для экспериментов по лазерной интерферометрии LISA . [39]
GRACE-FO — это спутниковая геодезическая миссия, которая проводит детальные измерения гравитационного поля Земли, а также его временных и пространственных изменений посредством интерферометрических измерений расстояний между двумя спутниками. Лазерный интерферометр, используемый для этой цели, является результатом сотрудничества НАСА и немецких партнеров при участии Германии во главе с AEI. Концепция прибора, его прототипы и технические характеристики были разработаны в АЭИ. Исследователи AEI участвовали в разработке и тестировании летной аппаратуры. [40]
Институт участвует в двух Международных исследовательских школах Макса Планка (IMPRS). Такие исследовательские школы представляют собой программы последипломного образования, проводимые Институтами Макса Планка в партнерстве с местными университетами и предлагающие степень доктора философии. степень. IMPRS по математическим и физическим аспектам гравитации, космологии и квантовой теории поля сотрудничает с Институтом математики Потсдамского университета , Институтом физики Университета Гумбольдта , ИИТ Бомбея , Математическим институтом Ченнаи и Институтом теоретической физики Китая . Академия наук [41]
IMPRS по гравитационно-волновой астрономии проводится в двух сотрудничающих отделениях: одном в Ганновере и одном в Потсдам-Гольме. Ганноверский филиал сотрудничает с Ганноверским университетом Лейбница и Laser Zentrum Hannover eV. [42] Партнерами Потсдамского филиала являются Университет Гумбольдта , Потсдамский университет и Институт астрофизики Лейбница . [43] Он сотрудничает с IMPRS по математическим и физическим аспектам гравитации, космологии и квантовой теории поля (также в AEI Potsdam), магистерской программой по астрофизике в Потсдамском университете , Астрофизической сетью Потсдама, Институтом теоретических исследований Юкавы. Физика в Киотском университете и Университете Мэриленда . [44]
Институт предлагает ежегодную двухнедельную весеннюю школу для 40 иностранных студентов, изучающих математику и физику . [45] Каждый год лекции, упражнения и дискуссии охватывают различные темы исследовательской деятельности института. Лекции проводят научные сотрудники института.
Весенняя школа Юргена Элерса была основана в 2000 году и названа в честь директора-основателя института Юргена Элерса .
Информационно-пропагандистская деятельность института включает дни открытых дверей в AEI Potsdam и у детектора гравитационных волн GEO600 , участие в Girl's Days и Future Days, научно-популярные доклады исследователей, [46] участие в «November der Wissenschaft» в Ганновере, [47] экскурсии по институтам, включая избранные лаборатории и компьютерные кластеры, а также программа посещений и презентаций исследователей в средних школах. [48]
Институт управляет научно-популярным веб-порталом Einstein Online, [49] который представляет собой гипертекстовую сеть с вводными и углубленными статьями о теории относительности Эйнштейна и ее последствиях.
С 2018 года институт предлагает научным журналистам программу «Журналисты-резиденты». Цель — улучшить общение между журналистами и учеными, а также обеспечить более глубокое понимание исследований института. [50]
Институт вместе с Университетом Висконсина-Милуоки является одним из двух принимающих учреждений проекта распределенных добровольных вычислений Einstein@Home . [51] Einstein@Home объединяет вычислительное время на компьютерах добровольцев для поиска сигналов от вращающихся нейтронных звезд в данных детекторов гравитационных волн LIGO , больших радиотелескопов и космического гамма-телескопа Ферми .
52°24′59″N 12°58′9″E / 52.41639°N 12.96917°E / 52.41639; 12.96917