Институт гравитационной физики имени Макса Планка ( Институт Альберта Эйнштейна ) — институт Макса Планка , исследования которого направлены на изучение теории относительности Эйнштейна и не только: математики , квантовой гравитации , астрофизической относительности и гравитационно-волновой астрономии . Институт был основан в 1995 году и расположен в Потсдамском научном парке в Гольме, Потсдаме и Ганновере , где он тесно сотрудничает с Ганноверским университетом имени Лейбница . Как Потсдамская, так и Ганноверская части института организованы в три исследовательских отдела и принимают 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 были вовлечены в моделирование, обнаружение, анализ и характеристику сигналов. Институт является частью ряда коллабораций и проектов: он является основным партнером в детекторе гравитационных волн GEO600 ; ученые института разрабатывают модели формы волн, которые применяются в детекторах гравитационных волн для обнаружения и характеристики гравитационных волн . Они разрабатывают технологию детекторов, а также анализируют данные с детекторов научного сотрудничества LIGO , сотрудничества Virgo и сотрудничества KAGRA . Они также играют ведущую роль в планировании и подготовке космического детектора LISA (планируемая дата запуска: 2034) и участвуют в разработке третьего поколения наземных детекторов гравитационных волн ( телескоп Эйнштейна , космический исследователь ). Институт также играет важную роль в проектах Einstein@Home и PyCBC .
С 1998 по 2015 год институт издавал открытый обзорный журнал Living Reviews in Relativity . [1]
Недавно созданный институт начал свою работу в апреле 1995 года и с 1999 года располагается в Потсдам-Гольме. [2]
В 2002 году институт открыл филиал в Университете Ганновера , сосредоточившись на анализе данных , разработке и эксплуатации детекторов гравитационных волн на Земле и в космосе. Ганноверский институт возник из Института атомной и молекулярной физики (AMP) Университета Ганновера, который был основан в 1979 году кафедрой физики.
Научно-исследовательская деятельность института сосредоточена в области общей теории относительности . Она охватывает теоретическую и экспериментальную гравитационную физику , квантовую гравитацию , многоканальную астрономию и космологию . Институт уделяет большое внимание исследованиям в области гравитационно-волновой астрономии : пять из шести отделов работают над различными аспектами этой области исследований. Центральными темами исследований являются:
Все эти усилия способствуют появлению нового вида 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 .
Группы партнеров 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 стажировки в Институте Макса Планка. [17]
Институт гравитационной физики Общества Макса Планка имеет две партнерские группы Общества Макса Планка: [18] [19]
В AEI Ганновер и AEI Потсдам есть две группы научного сотрудничества LIGO, занимающиеся теорией и анализом данных детекторов LIGO и Virgo . [20] [21] В AEI Ганновер есть также группа GEO, занимающаяся различными экспериментальными темами. [22] Исследователи AEI в Потсдаме и Ганновере анализируют данные LIGO и Virgo. Они также разрабатывают прогнозы гравитационно-волновых сигналов, используемых для поиска слияний черных дыр и нейтронных звезд и их интерпретации.
AEI Hannover является партнерским учреждением в передовом проекте LIGO и предоставил предварительно стабилизированную лазерную систему [23] [24] [25] для передовых детекторов LIGO в Ханфорде и Ливингстоне. Исследователи AEI помогают вводить в эксплуатацию и эксплуатировать передовые интерферометры LIGO.
В начале 2018 года исследователи из AEI в Ганновере разработали, построили и помогли установить источник сжатого света на детекторе гравитационных волн Advanced Virgo . [26] Во время третьего совместного сеанса наблюдений детекторов гравитационных волн он снизил 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] для телескопа Эйнштейна (ET), детектора гравитационных волн третьего поколения в Европе. Сопредседатель руководящего комитета ET находится в AEI Ганновере, [30] а лазерная технология для прототипа ET в Маастрихте будет разрабатываться в AEI Ганновере. [31] Исследователи из AEI Потсдама вносят вклад в разработку моделей формы волны для детекторов гравитационных волн третьего поколения, таких как телескоп Эйнштейна. [32]
Гравитационно-волновой детектор GEO600 , расположенный к югу от Ганновера, был разработан и эксплуатируется учеными из Института гравитационной физики Макса Планка и Ганноверского университета имени Лейбница совместно с партнерами из Соединенного Королевства. [33]
LISA Pathfinder был тестовой миссией ESA для космической антенны Laser Interferometer (LISA). Он продемонстрировал ключевые технологии обнаружения гравитационных волн в космосе. Институт гравитационной физики Макса Планка в Ганновере и Институт гравитационной физики в Университете Лейбница в Ганновере были ответственны за и координировали немецкий вклад в миссию. [34]
На этапе эксплуатации исследователи из Университета Макса Планка и Университета Лейбница в Ганновере были партнерами в анализе данных миссии. [35] Они также играли ведущую роль в разработке программного обеспечения для анализа LTPDA, набора инструментов MATLAB . [36] Ученые AEI принимали участие в сменах по управлению миссией в ESOC .
Космическая гравитационно-волновая обсерватория LISA разрабатывается под руководством ESA в сотрудничестве с научным консорциумом. [37] Консорциум LISA возглавляет директор AEI Карстен Данцманн. [37] В AEI Ганновер и AEI Потсдам есть группы консорциума LISA. [38] В AEI Ганновер есть большие лаборатории для экспериментов по лазерной интерферометрии LISA. [39]
GRACE-FO — это спутниковая геодезическая миссия, которая проводит подробные измерения гравитационного поля Земли и его временных и пространственных изменений с помощью интерферометрических измерений расстояния между двумя спутниками. Лазерный интерферометр, используемый для этой цели, является результатом сотрудничества между NASA и немецкими партнерами, с немецким вкладом во главе с AEI. Концепция инструмента, его прототипы и технические характеристики были сделаны в AEI. Исследователи AEI принимали участие в разработке и тестировании летного оборудования. [40]
Институт участвует в двух международных исследовательских школах Макса Планка (IMPRS). Такие исследовательские школы являются аспирантскими программами, которые проводятся институтами Макса Планка в партнерстве с местными университетами и предлагают степень доктора философии. 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 Китайской академии наук [41]
IMPRS по гравитационно-волновой астрономии работает в двух сотрудничающих отделениях, одном в Ганновере и одном в Потсдам-Гольме. Отделение в Ганновере сотрудничает с Университетом Лейбница в Ганновере и Laser Zentrum Hannover eV. [42] Отделение в Потсдаме сотрудничает с Университетом Гумбольдта , Университетом Потсдама и Институтом астрофизики Лейбница . [43] Оно сотрудничает с IMPRS по математическим и физическим аспектам гравитации, космологии и квантовой теории поля (также в AEI Potsdam), магистерской программой по астрофизике в Университете Потсдама , Astrophysics Network Potsdam, Институтом теоретической физики Юкавы в Университете Киото и Университетом Мэриленда . [44]
Институт предлагает ежегодную двухнедельную весеннюю школу для 40 иностранных студентов математики и физики . [45] Каждый год лекции, упражнения и обсуждения охватывают различные темы из исследовательской экспертизы института. Лекции читают исследователи из института.
Весенняя школа Юргена Элерса была основана в 2000 году и названа в честь директора-основателя института Юргена Элерса .
Информационно-просветительская деятельность института включает в себя дни открытых дверей в AEI в Потсдаме и на детекторе гравитационных волн GEO600 , участие в Днях девочек и Днях будущего, научно-популярные лекции исследователей, [46] участие в «November der Wissenschaft» в Ганновере, [47] экскурсии по институтам, включая отдельные лаборатории и компьютерные кластеры, а также программу визитов и презентаций исследователей в средних школах. [48]
Институт управляет научно-популярным веб-порталом Einstein Online [49] , который представляет собой гипертекстовую сеть с вводными и подробными статьями о теории относительности Эйнштейна и ее следствиях.
С 2018 года институт предлагает программу Journalists-in-Residence для научных журналистов. Цель состоит в том, чтобы улучшить коммуникацию между журналистами и учеными и обеспечить более глубокое понимание исследований института. [50]
Институт совместно с Университетом Висконсин-Милуоки является одним из двух учреждений, принимающих проект распределенных добровольных вычислений Einstein@Home . [51] Einstein@Home объединяет вычислительное время на компьютерах добровольцев для поиска сигналов от вращающихся нейтронных звезд в данных, полученных с детекторов гравитационных волн LIGO , с больших радиотелескопов и с космического гамма-телескопа Ферми .
52 ° 24'59 "с.ш. 12 ° 58'9" в.д. / 52,41639 ° с.ш. 12,96917 ° в.д. / 52,41639; 12,96917