El Instituto Max Planck de Física Gravitacional ( Instituto Albert Einstein ) es un Instituto Max Planck cuyas investigaciones tienen como objetivo investigar la teoría de la relatividad de Einstein y más allá: Matemáticas , gravedad cuántica , relatividad astrofísica y astronomía de ondas gravitacionales . El instituto fue fundado en 1995 y está ubicado en el Parque Científico de Potsdam en Golm, Potsdam y Hannover , donde colabora estrechamente con la Universidad Leibniz de Hannover . Tanto la parte de Potsdam como la de Hannover del instituto están organizadas en tres departamentos de investigación y albergan varios grupos de investigación independientes.
El instituto lleva a cabo investigaciones fundamentales en matemáticas, análisis de datos , astrofísica y física teórica , así como investigaciones en física láser , tecnología del vacío, aislamiento de vibraciones y óptica clásica y cuántica .
Cuando la Colaboración Científica LIGO anunció la primera detección de ondas gravitacionales , los investigadores del instituto participaron en el modelado, detección, análisis y caracterización de las señales. El instituto forma parte de una serie de colaboraciones y proyectos: es socio principal en el detector de ondas gravitacionales GEO600 ; Los científicos del instituto están desarrollando modelos de formas de onda que se utilizan en los detectores de ondas gravitacionales para detectar y caracterizar ondas gravitacionales . Están desarrollando tecnología de detectores y también están analizando datos de los detectores de la Colaboración Científica LIGO , la Colaboración Virgo y la Colaboración KAGRA . También desempeñan un papel destacado en la planificación y preparación del detector espacial LISA (fecha de lanzamiento prevista: 2034) y participan en el desarrollo de la tercera generación de detectores de ondas gravitacionales terrestres ( Telescopio Einstein , Explorador Cósmico ). El instituto también es un actor importante en los proyectos Einstein@Home y PyCBC .
De 1998 a 2015, el instituto publicó la revista de revisión de acceso abierto Living Reviews in Relativity . [1]
El instituto recién fundado comenzó a funcionar en abril de 1995 y desde 1999 está ubicado en Potsdam-Golm. [2]
En 2002, el instituto abrió una sucursal en la Universität Hannover centrada en el análisis de datos y el desarrollo y funcionamiento de detectores de ondas gravitacionales en la Tierra y el espacio. El Instituto de Hannover tiene su origen en el Instituto de Física de Átomos y Moléculas (AMP) de la Universität Hannover, fundado en 1979 por el Departamento de Física.
El foco de investigación del instituto está en el campo de la relatividad general . Abarca física gravitacional teórica y experimental , gravedad cuántica , astronomía y cosmología de múltiples mensajeros . El instituto tiene un fuerte enfoque de investigación en astronomía de ondas gravitacionales : cinco de seis departamentos trabajan en diferentes aspectos de este campo de investigación. Los temas centrales de investigación son:
Todos estos esfuerzos permiten un nuevo tipo de astronomía , que comenzó con la primera detección directa de ondas gravitacionales en la Tierra.
Los científicos del instituto también trabajan para unificar las teorías fundamentales de la física ( la relatividad general y la mecánica cuántica ) en una teoría de la gravedad cuántica .
Los grupos de socios Max Planck llevan a cabo investigaciones en campos que se superponen con los del antiguo instituto Max Planck. Su objetivo es apoyar a los jóvenes científicos que regresan a su país de origen después de una estancia de investigación en el Instituto Max Planck. [17]
El Instituto Max Planck de Física Gravitacional tiene dos grupos de socios Max Planck: [18] [19]
En AEI Hannover y AEI Potsdam hay dos grupos de colaboración científica LIGO que se ocupan de la teoría y el análisis de datos de los detectores LIGO y Virgo . [20] [21] En la AEI Hannover también existe el grupo GEO que se ocupa de diversos temas experimentales. [22] Los investigadores de la AEI en Potsdam y Hannover analizan datos de LIGO y Virgo. También desarrollan predicciones de señales de ondas gravitacionales utilizadas para la búsqueda de fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones y su interpretación.
La AEI Hannover es una institución asociada en el proyecto LIGO avanzado y contribuyó con el sistema láser preestabilizado [23] [24] [25] para los detectores LIGO avanzados en Hanford y Livingston. Los investigadores de AEI ayudan a poner en marcha y operar los interferómetros LIGO avanzados.
A principios de 2018, investigadores de AEI Hannover desarrollaron, construyeron y ayudaron a instalar una fuente de luz comprimida en el detector de ondas gravitacionales Advanced Virgo . [26] Durante la tercera observación conjunta de los detectores de ondas gravitacionales, se redujo el ruido de fondo de la mecánica cuántica en aproximadamente un tercio, aumentando la tasa de detección esperada de fusiones de estrellas de neutrones binarias hasta en un 26%. [27] [28]
Los investigadores del AEI contribuyen a la planificación, el desarrollo y la justificación científica [29] del Telescopio Einstein (ET), un detector de ondas gravitacionales de tercera generación en Europa. El copresidente del comité directivo de ET está en AEI Hannover [30] y la tecnología láser para el prototipo ET en Maastricht se desarrollará en AEI Hannover. [31] Los investigadores del AEI Potsdam contribuyen al desarrollo de modelos de forma de onda para detectores de ondas gravitacionales de tercera generación, como el Telescopio Einstein. [32]
El detector de ondas gravitacionales GEO600 al sur de Hannover fue diseñado y operado por científicos del Instituto Max Planck de Física Gravitacional y la Universidad Leibniz de Hannover , junto con socios del Reino Unido. [33]
LISA Pathfinder fue una misión de prueba de la ESA para la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA). Demostró tecnologías clave para la detección de ondas gravitacionales en el espacio. El Instituto Max Planck de Física Gravitacional de Hannover y el Instituto de Física Gravitacional de la Universidad Leibniz de Hannover fueron responsables y coordinaron la contribución alemana a la misión. [34]
Durante la fase de operaciones, Max Planck y investigadores de la Leibniz Universität de Hannover colaboraron en el análisis de datos de la misión. [35] También desempeñaron un papel destacado en el desarrollo del software de análisis LTPDA, una caja de herramientas de MATLAB . [36] Los científicos de la AEI participaron en los turnos de operaciones de la misión en ESOC .
El observatorio espacial de ondas gravitacionales LISA se está desarrollando bajo el liderazgo de la ESA en colaboración con un consorcio científico. [37] El consorcio LISA está dirigido por el director de la AEI, Karsten Danzmann. [37] En la AEI Hannover y la AEI Potsdam existen grupos del consorcio LISA. [38] En AEI Hannover hay grandes laboratorios para experimentos de interferometría láser LISA . [39]
GRACE-FO es una misión de geodesia basada en satélites que toma medidas detalladas del campo gravitacional de la Tierra y sus variaciones temporales y espaciales mediante mediciones de distancia interferométrica entre dos satélites. El interferómetro láser utilizado para este fin es una cooperación entre la NASA y socios alemanes, con la contribución alemana liderada por la AEI. El concepto del instrumento, sus prototipos y especificaciones técnicas fueron elaborados en la AEI. Los investigadores de AEI han participado en el desarrollo y prueba del hardware de vuelo. [40]
El instituto participa en dos Escuelas Internacionales de Investigación Max Planck (IMPRS). Estas escuelas de investigación son programas de posgrado administrados por los Institutos Max Planck en asociación con universidades locales, que ofrecen un doctorado. grado. El IMPRS para Aspectos Matemáticos y Físicos de la Gravitación, Cosmología y Teoría Cuántica de Campos está asociado con el Instituto de Matemáticas de la Universidad de Potsdam , el Instituto de Física de la Universidad Humboldt , el IIT de Bombay , el Instituto de Matemáticas de Chennai y el Instituto de Física Teórica de los Chinos. Academia de Ciencias [41]
El IMPRS sobre astronomía de ondas gravitacionales se lleva a cabo en dos ramas colaboradoras, una en Hannover y otra en Potsdam-Golm. La sucursal de Hannover coopera con la Universidad Leibniz de Hannover y el Laser Zentrum Hannover eV. [42] La sucursal de Potsdam está asociada con la Universidad Humboldt , la Universidad de Potsdam y el Instituto Leibniz de Astrofísica . [43] Coopera con el IMPRS para los aspectos matemáticos y físicos de la gravitación, la cosmología y la teoría cuántica de campos (también en la AEI Potsdam), el programa de maestría en astrofísica de la Universidad de Potsdam , la Red de Astrofísica de Potsdam, el Instituto Yukawa de Estudios Teóricos Física en la Universidad de Kyoto y en la Universidad de Maryland . [44]
El instituto ofrece una escuela de primavera anual de dos semanas para 40 estudiantes internacionales de matemáticas y física . [45] Cada año, las conferencias, ejercicios y debates cubren diferentes temas de la experiencia de investigación del instituto. Las conferencias están a cargo de investigadores del instituto.
La Escuela de Primavera Jürgen Ehlers se fundó en 2000 y lleva el nombre del director fundador del instituto, Jürgen Ehlers .
Las actividades de divulgación del instituto incluyen jornadas de puertas abiertas en la AEI Potsdam y en el detector de ondas gravitacionales GEO600 , la participación en los Girls' Days y Future Days, charlas de divulgación científica de investigadores, [46] participación en el "November der Wissenschaft" en Hannover, [47] recorridos por los institutos, incluidos laboratorios seleccionados y grupos de computadoras, y un programa de visitas y presentaciones de investigadores en escuelas secundarias. [48]
El instituto gestiona el portal web de divulgación científica Einstein Online, [49] que es una red de hipertexto con artículos introductorios y detallados sobre la teoría de la relatividad de Einstein y sus consecuencias.
Desde 2018, el instituto ofrece un programa de Periodistas en Residencia a periodistas científicos. El objetivo es mejorar la comunicación entre periodistas y científicos y proporcionar una visión más profunda de las investigaciones del instituto. [50]
El instituto, junto con la Universidad de Wisconsin-Milwaukee, es una de las dos instituciones anfitrionas del proyecto de computación voluntaria distribuida Einstein@Home . [51] Einstein@Home agrega tiempo de computación en las computadoras de los voluntarios para buscar señales de estrellas de neutrones en rotación en datos de los detectores de ondas gravitacionales LIGO , de grandes radiotelescopios y del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi .
52°24′59″N 12°58′9″E / 52.41639°N 12.96917°E / 52.41639; 12.96917