Schon wieder Knowember!

Auftakt der Mediziner: Fit für die Zukunft

Auftakt der Mediziner: Fit für die Zukunft

Meine Reise in den Knowember begann am 5. November 2025 bei der Auftaktveranstaltung im Xplanatorium von Schloss Herrenhausen. Unser Oberbürgermeister Belit Onay war auch dabei und hat den zahlreiche erschienenen Teilnehemern Lust auf ein buntes Feuerwerk der Forschung gemacht. Der Titel der Auftaktveranstaltung: „Fit für die Zukunft – Forschung aus Hannover für ein gesundes Leben“, verrät schon, wer bei der Eröffnung das Wort hatte: Hannovers Mediziner!

Als mit Astronomie infizierter eher nicht mein Thema.

Als die dann aber anfingen, über intelligente Implantate und Smartphones, die Krankheiten erkennen können zu sprechen, habe ich zwei Dinge schnell erkannt:

• auch hier ist Hannover ganz vorn dabei und
• dieses Land kann viel mehr, als all die Unkenrufer uns zutrauen.

Da das Publikum im fast voll besetzten Xplanetorium im Schloss Herrenhausen offenbar, außer Belit Onay und mir (?), ausschließlich aus Medizinern bestand, haben die dann aber auch irgendwann in Sphären diskutitiert, die für mich, als Otto Normalpatient kaum noch zu begreifen waren.

Da war es eine echte Wohltat, als der Polarforscher Arne Ulfers (LIAG-Institut für Angewandte Geophysik) über seine Reise mit der Polarstern in die Antarktis berichtet hat. Denn Gegenden mit außerirdischen Bedingungen kann ich.

Der Abend setzte den thematischen Rahmen für den gesamten Monat, indem er Hannovers Rolle als wichtiger Wissenschaftsstandort hervorhob und die Forschung als Motor für unsere zukünftige Gesundheit und Gesellschaft präsentierte. Ein gelungener Startschuss!

LISA, LISA-Pathfinder und Polarlicht

Das Albert-Einstein-Institut (AEI), unser lokales Institut für Gravitationsphysik, lieferte, dem Knispel sei Dank, eine beeindruckende Reihe an Abendveranstaltungen.

Hier dreht sich zurzeit alles um die Lisa, bitte um Verzeihung: diese LISA natürlich, die Laser Interferometer Space Antenna. Das Ding wird vermutlich für eine sehr lange Zeit Rekordhalter in punkto Größe sein:

• Die von den Lasern begrenzte Innenfläche des Dreiecks misst (manchmal) 2.706.329.386.826,37 Quadratkilometer. Das ist 5 mal so groß, wie die Gesamtoberfläche der Erde
• Jeder Laserstrahl misst von Satellit zu Satellit 2.500.000 Kilometer!
• LISA wird in der Lage sein, relative Abstandsänderungen zwischen den Satelliten in einer Größenordnung von wenigen Pikometern (ein Billionstel Meter) oder sogar nur Femtometern (ein Tausendstel Pikometer) zu messen.
• LISA wird niederfrequente Gravitationswellen (zwischen etwa 0,1 Millihertz und 1 Hertz) aufspüren.

Gravitationswellenastronomie mit LISA

Der öffentliche Vortrag fand im Rahmen des „November der Wissenschaft 2025“ statt. Jan-Niklas Reinhardt eröffnet dieses Jahr die Vortagsreihe am AEI und es geht um LISA, LISA und nochmals LISA. Denn durch den phänomenalen Erfolg der LISA - Pathfinder Mission, wird LISA (Laser Interferometer Space Antenna) jetzt gebaut. Und vor uns stehen in diesem Knowember die Leute, die genau das tun. Der erste Vortrag dreht sich denn auch darum, wer LISA einmal sein wird, warum wir etwas so Abgfahrenes tun und was es können soll. Hier die Stichpunkte seines Vortrags:

• Der Beginn eines neuen Zeitalters: Erinnerung an den 14. September 2015, als die erste Gravitationswelle gemessen wurde, und die offizielle Ankündigung, die eine neue Ära der Astronomie begründete.
• Das Beobachtungsprinzip: Erläuterung der Funktionsweise des weltweiten Netzwerks gigantischer Gravitationswellen-Detektoren wie LIGO, Virgo und KAGRA, die als "Ohren" des Universums fungieren.
• Die "dunkle Seite" des Universums: Erklärung, dass Gravitationswellen von gewaltigen Ereignissen im All stammen, die mit elektromagnetischen Wellen (Licht) oft unsichtbar bleiben.
• Ergebnisse aus 10 Jahren Forschung: Vorstellung der wichtigsten Entdeckungen in diesem Jahrzehnt, in dem die Forschungsgemeinschaft über 90 solcher Ereignisse beobachtete.
• Exotische Himmelsobjekte: Was die Beobachtungen über Schwarze Löcher und Neutronensterne verraten, insbesondere über deren Kollisionen und Verschmelzungen. (Zum Beispiel die Verschmelzung von Neutronensternen, die Gold und andere schwere Elemente erzeugt.)
• Der Blick in die Zukunft: Ausblick darauf, was die Wissenschaft als Nächstes mit dieser neuen Art der Beobachtung erforschen möchte und welche Rolle zukünftige Detektoren wie das Einstein-Teleskop und die Weltraummission LISA spielen werden.

Einstein@Home (08.11.2025)

Im Rahmen von „Die Nacht, die Wissen schafft“ entführte uns der britische Astrophysiker Dr. Gareth Cabourn Davies in die Welt der Schwerkraftwellen.

Vortrag: „Einstein@Home's Continious Search for Gravitational Waves“ (auf Englisch)

Vortragender: Dr. Gareth Cabourn Davies

Dr. Davies lieferte eine fundierte Einführung in die Gravitationswellen-Astronomie. Er erklärte anschaulich, wie die LIGO- und Virgo-Detektoren die winzigen Echos verschmelzender Schwarzer Löcher und Neutronensterne aufspüren und wie diese neue „Hörfähigkeit“ unser Bild vom Universum revolutioniert.

Und er hat am Beispiel des "Einstein@Home" - Projektes gezeigt, wie jeder von uns daran mitrechnen kann.

Wissenschaft am „coolsten“ Ort Hannovers

Rein physikalisch betrachtet war Tim Bartelsmeier der Coolste, denn kälter als bei ihm geht es kaum.

Sein Vortrag befasste sich mit einem besonderen, extrem kalten Forschungslabor am Institut und dessen Relevanz für die zukünftige Gravitationswellen-Astronomie.

• Der „coolste“ Ort: Vorstellung eines Mischungskryostaten – einer Art Supergefrierschrank – im Labor der Physiker in Hannover.
• Extrem niedrige Temperaturen: Erklärung, wie dieses Gerät Temperaturen von unter −273∘C (nur wenige Hundertstel Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt) erreicht.
• Forschungsziel: Die Nutzung dieser extrem niedrigen Temperaturen (genau −273,13∘C) zur Reduzierung von Störquellen (thermisches Rauschen) in künftigen Gravitationswellen-Detektoren.
• Bezug zum Einstein-Teleskop: Erläuterung, wie die in Hannover gewonnenen Erkenntnisse zur Rauschunterdrückung in die Planung des Einstein-Teleskops einfließen, einem geplanten, hochempfindlichen Gravitationswellen-Observatorium der nächsten Generation.
• Funktionsweise: Demonstration, wie dieser spezielle Gefrierschrank aussieht und technisch funktioniert und wie die Forscher ihn für ihre Experimente nutzen, um die Grenzen der physikalischen Messgenauigkeit zu verschieben.

10 Jahre Astronomie mit Gravitationswellen

Der Vortrag von und mit Benjamin Knispel feierte das zehnjährige Jubiläum der ersten direkten Beobachtung von Gravitationswellen (GW150914) und befasste sich mit den Erkenntnissen dieses neuen astronomischen Zeitalters:

• LISA als Himmelsauge der Zukunft: Vorstellung von LISA als geplantes, gigantisches Gravitationswellen-Observatorium im Weltraum.
• Messprinzip: Erläuterung, wie LISA funktioniert. Es handelt sich um drei Satelliten, die ein gleichseitiges Dreieck mit 2,5 Millionen Kilometern Seitenlänge bilden und ihre Abstände mittels Laserlicht extrem präzise messen, um Kräuselungen der Raumzeit (Gravitationswellen) zu detektieren.
• Der Unterschied zu irdischen Detektoren (LIGO/Virgo): Erklärung, dass LISA im Niederfrequenzbereich (0,1 mHz bis 1 Hz) messen wird, der für bodengestützte Observatorien nicht zugänglich ist.
• Kosmische Quellen und LISA-Ziele:
• Verschmelzung supermassereicher Schwarzer Löcher (105 bis 107 Sonnenmassen) in den Zentren von Galaxien.
• Extreme Massenverhältnisse (EMRIs): Ein kleines Objekt (z.B. ein stellares Schwarzes Loch) umkreist ein supermassereiches Schwarzes Loch.
• Neutronensterne und Weiße Zwerge.
• Der Beitrag aus Hannover: Hervorhebung der Rolle des AEI und der Leibniz Universität Hannover bei der Entwicklung der Laserinterferometrie und weiterer Schlüsseltechnologien (wie sie in der Vorgängermission LISA Pathfinder erfolgreich getestet wurden).
• Revolution der Astronomie: Ausblick, wie die Gravitationswellenastronomie mit LISA das Verständnis von Galaxienentwicklung, Schwarzen Löchern und der Entstehung des frühen Universums revolutionieren wird.

Licht und Farbe in der Natur

Dr. Benjamin Knispel geht es auch in diesem Vortrag um Wellen. Keine, die das Raumzeitgefüge in die Mangel nehmen, sondern die, die wir sehen. Es darum, welche Phänomene Licht in unserer Atmosphäre verursacht. Denn es gibt weit mehr zu sehen, als den Regenbogen.

Der reich bebilderte, populärwissenschaftliche Vortrag befasste sich mit atmosphärischen und optischen Phänomenen, die am Himmel zu beobachten sind:

• Bunte Himmelsschauspiele: Der Vortrag lieferte Erklärungen für die Faszination und die Entstehung verschiedener bunter Phänomene am Himmel.
• Regenbogen: Physikalische Erklärung der Brechung und Reflexion des Sonnenlichts an Wassertröpfchen, die zur Aufspaltung des Lichts in Spektralfarben führt.
• Dämmerungsfarben und Sonnenauf-/untergänge: Wie die Streuung des Sonnenlichts an Luftpartikeln (Rayleigh-Streuung) dafür sorgt, dass blaues Licht herausgefiltert wird und nur rotes und orangefarbenes Licht den Beobachter erreicht, wenn die Sonne tief steht.
• Halos: Die Entstehung von Lichtringen und Nebensonnen durch die Brechung und Reflexion des Lichts an Eiskristallen in der Atmosphäre.
• Polarlicht (Aurora): Die physikalischen Ursachen des Polarlichts – die Wechselwirkung von geladenen Teilchen des Sonnenwinds mit den Gasen der Erdatmosphäre.
• Seltener beobachtbare Phänomene: Kurze Erläuterungen zu Phänomenen wie dem Grünen Blitz (ein seltener Lichtblitz kurz vor oder nach dem Sonnenuntergang) und Leuchtenden Nachtwolken (die höchsten Wolken der Erde).
• Beobachtungstipps: Praktische Hinweise, wie, wann und wo man diese verschiedenen Licht- und Farbphänomene am besten selbst am Himmel beobachten kann.

10 Jahre LISA Pathfinder (19.11.25)

Ein Blick in die nahe Zukunft der Gravitationswellen-Forschung im Weltall bot der Vortrag zum LISA Pathfinder von und mit Dr. Sarah Paczkowski.

Zehn Jahre nach dem Start des Technologiedemonstrators LISA Pathfinder wurden die sensationellen Ergebnisse präsentiert, die den Weg für die Hauptmission LISA (Laser Interferometer Space Antenna) frei gemacht haben. Das Experiment bewies erfolgreich, dass man Testmassen im freien Fall im Weltraum perfekt isolieren kann – eine essenzielle Voraussetzung für das zukünftige Riesen-Observatorium im All.

Denn an Bord von LISA Pathfinder befinden sich zwei Testmassen, die stillstehen - sehr, sehr still:

Die geringste relative Beschleunigung der beiden Testmassen auf der Sonde LISA Pathfinder betrug weniger als 10^-14 m/s^2 (zehn Billiardstel Meter pro Quadratsekunde). Dieser Wert, der auch als weniger als ein Teil in zehn Millionen eines Milliardstels der Erdbeschleunigung angegeben wird, entspricht in etwa der Gewichtskraft eines Virus auf der Erde. Verglichen damit erreicht eine Weinbergschnecke (Helix pomatia) eine Höchstgeschwindigkeit von etwa 0,003km/h bis 4,2m/h. Die geschätzte Startbeschleunigung einer Weinbergschnecke ist damit über 80 Milliarden Mal größer als die geringste gemessene relative Restbeschleunigung zwischen den Testmassen auf LISA Pathfinder.

Wir haben also auf LISA Pathfinder den perfekten freien Fall und damit die Vorraussetzung, die extrem winzigen Störungen des Raumzeitgefüges mit Laserinterferometern messen zu können, welche von Gravitationswellen verursacht werden Und das, obwohl auch am L1 noch Restbechleunigungen durch Sonnenlichtdruck, Restgas und Magnetfelder vorhanden sind.

LISA Pathfinder hat damit alle Erwartungen weit übertroffen und eine Botschaft verkündet: LISA wird gebaut!

LISA – Riesen-Observatorium im All

Die Vortragsreihe am AEI krönt Dr. Gudrun Wanner und gibt Ein- und Ausblicke in den Stand der Forschung.

Zum Abschluss gibt es noch einmal das volle LISA-Paket und zwar aus allererster Hand. Die Leiterin der Arbeitsgruppe Optische Simulation kennt das Rieseninterferometer nicht nur schon sehr lange, sondern auch sehr genau. Sie ist sichtlich stolz darauf, an der größten Maschine, die Menschen je gebaut haben, mitzuwirken.

Dass LISA nur mit ultrapräziser Messtechnik und der Lasertechnologie aus Hannover Realität werden kann, wird ebenso beleuchtet, wie die Freude darüber, dass LISA gebaut wird. Und die Vorfreude auf das emotionale Auf und Ab, welches den Start von LISA-Pathfinder vor 10 Jahren begleitet hat noch einmal zu erleben, wenn LISA um 2035 abhebt, springt über.

Damit endet der Knowember 2025 am AEI und bis zum nächsten wird es zwei Jahre dauern.

Für diesen hier: Toll und Dankeschön!

Ist der Mond auch da, wenn niemand hinschaut?

Der Vortrag „Ist der Mond auch da, wenn niemand hinschaut?“ fand wie von Ihnen angegeben am 29. November 2025 um 19:00 Uhr im Lichthof der Leibniz Universität Hannover statt. Der Titel ist ein berühmtes Zitat und eine Metapher aus der Quantenphysik, das auf philosophische und physikalische Grundfragen der Realität abzielt. Der Vortrag behandelte unterhaltsam die Schnittstelle zwischen klassischer Physik, Quantenphysik und Philosophie.

Gehalten wird der Vortrag von Prof. Dr. Markus Aspelmeyer aus Wien. Da ist es gut, zur dialektischen Vorbereitung die Science Busters zu hören, dann klappt es auch mit dem Professor aus Österreich.Markus Aspelmeyer ist eine weltweit führende Koryphäe im Bereich der Quantenoptik und der Quanten-Nanophysik und ist bekannt für seine experimentelle Erforschung der Grenzbereiche zwischen der Quantenwelt und der klassischen Welt.Seine Forschung trägt maßgeblich dazu bei, die fundamentalen Fragen zu klären, die auch im von Ihnen erwähnten Vortrag "Ist der Mond auch da, wenn niemand hinschaut?" angesprochen wurden.

Das sah dann inhaltlich so aus:

• Das Fundament der Realität: Die berühmte Frage des Physikers Albert Einstein an seinen Kollegen Niels Bohr (ob der Mond auch dann existiert, wenn man ihn nicht beobachtet) als Einstieg in die Debatte um objektive Realität vs. Beobachtung.
• Klassische vs. Quantenwelt: Erklärung der klassischen Physik (Makrowelt, in der die Dinge eindeutig existieren) im Gegensatz zur Quantenphysik (Mikrowelt, in der Objekte als Wahrscheinlichkeitswellen existieren, bis sie gemessen werden).
• Die Rolle der Beobachtung: Diskussion über das Phänomen der Wellenfunktionskollaps und wie die Messung oder Beobachtung eines Objekts in der Quantenwelt seinen Zustand unwiderruflich festlegt.
• Das Gedankenexperiment: Erläuterung des Doppelspaltexperiments – dem Kernphänomen der Quantenphysik –, das zeigt, dass selbst einzelne Lichtteilchen (Photonen) sich verhalten, als wüssten sie, ob sie beobachtet werden oder nicht.
• Test der Quantengravitation: Seine Arbeit zielt darauf ab, die fundamentalen Fragen an der Schnittstelle von Quantenphysik und Gravitation experimentell zu klären – also die Frage, ob auch die Gravitation den Gesetzen der Quantenmechanik folgt (z.B. durch die Messung der Gravitationskopplung zwischen Millimeter-großen Massen).
• Makroskopische Quantenphänomene: Untersuchung, wie weit man massive Objekte in den Quantenbereich verschieben kann, um Phänomene wie Quantenverschränkung und Superposition (Überlagerung verschiedener Zustände) an immer größeren Massen zu demonstrieren.

Von der Theorie zur Demonstration: Die Exponate

Was die Veranstaltungen am AEI zusätzlich bereichert hat, war die Nähe zur Forschung. Die Vorträge wurden durch, anschauliche Demonstrationen ergänzt, die selbst komplexe Konzepte greifbar machten:

Das Michelson Interferometer: Eine live aufgebaute Version des Interferenzmessgeräts (dem Herzstück von LIGO und LISA) demonstrierte eindrücklich, wie minimalste Längenänderungen, wie sie durch eine Gravitationswelle verursacht werden, überhaupt messbar sind.

Die LISA Pathfinder Testmassen: Es war spannend, Modelle der Testmassen zu sehen – jener hochreinen, kleinen Gold- Platinwürfel, die das Herzstück des LISA Pathfinder Satelliten bildeten. Die Testmassen am AEI sind aus Wolfram und Eisen gefertigt, denn die Originale würden während so einer Demonstration auf wundersame Art verschwinden! Solange man als Dieb nicht fragt, ob man die auch als Geschenk verpackt bekommen kann, läuft das. Aber ich möchte hier ja schließliche keine kriminelle Energie entfachen.