El Instituto Max Planck de Física Gravitacional ( Instituto Albert Einstein ) es un instituto Max Planck cuya investigación está orientada a 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 en 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 una serie de grupos de investigación independientes.
El instituto realiza investigaciones fundamentales en matemáticas, análisis de datos , astrofísica y física teórica , así como investigaciones en física láser , tecnología de 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 un socio principal en el detector de ondas gravitacionales GEO600 ; los científicos del instituto están desarrollando modelos de formas de onda que se aplican 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 ( Einstein Telescope , Cosmic Explorer ). 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 inició su labor en abril de 1995 y desde 1999 tiene su sede en Potsdam-Golm. [2]
En 2002, el instituto abrió una sucursal en la Universidad de Hannover , centrada en el análisis de datos y el desarrollo y funcionamiento de detectores de ondas gravitacionales en la Tierra y en el espacio. El instituto de Hannover tiene su origen en el Instituto de Física de Átomos y Moléculas (AMP) de la Universidad de Hannover, fundado en 1979 por el Departamento de Física.
El foco de investigación del instituto se centra en el campo de la relatividad general . Abarca la física gravitacional teórica y experimental , la gravedad cuántica , la astronomía de múltiples mensajeros y la cosmología . El instituto se centra especialmente en la astronomía de ondas gravitacionales : cinco de los seis departamentos trabajan en diferentes aspectos de este campo de investigación. Los temas centrales de investigación son:
Todos estos esfuerzos posibilitan un nuevo tipo de astronomía , que comenzó con la primera detección directa de ondas gravitacionales en la Tierra.
Los científicos del instituto también trabajan en la unificación de las teorías fundamentales de la física – la relatividad general y la mecánica cuántica – en una teoría de la gravedad cuántica .
Los grupos asociados del Max Planck realizan investigaciones en campos que se superponen con los del antiguo instituto Max Planck anfitrión. Se crean para apoyar a los científicos jóvenes que regresan a su país de origen después de una estancia de investigación en un instituto Max Planck. [17]
El Instituto Max Planck de Física Gravitacional tiene dos grupos asociados del Max Planck: [18] [19]
En el AEI de Hannover y el AEI de Potsdam existen 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 el AEI de Hannover también existe el grupo GEO que se ocupa de diversos temas experimentales. [22] Los investigadores del AEI de Potsdam y Hannover analizan los 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.
El AEI de Hannover es una institución asociada al proyecto avanzado LIGO y contribuyó con el sistema láser preestabilizado [23] [24] [25] para los detectores LIGO avanzados en Hanford y Livingston. Los investigadores del AEI ayudan a poner en funcionamiento los interferómetros LIGO avanzados.
A principios de 2018, los investigadores del AEI de Hannover desarrollaron, construyeron y ayudaron a instalar una fuente de luz comprimida en el detector de ondas gravitacionales Advanced Virgo . [26] Durante la tercera serie de observaciones conjuntas de los detectores de ondas gravitacionales, se redujo el ruido de fondo mecánico cuántico en aproximadamente un tercio, lo que aumentó 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 presentación científica [29] del telescopio Einstein (ET), un detector de ondas gravitacionales de tercera generación en Europa. El copresidente del comité directivo del ET se encuentra en el AEI de Hannover [30] y la tecnología láser para el prototipo del ET en Maastricht se desarrollará en el AEI de Hannover [31] . Los investigadores del AEI de 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, ubicado al sur de Hannover , fue diseñado y es operado por científicos del Instituto Max Planck de Física Gravitacional y la Universidad Leibniz de Hannover , junto con socios en el 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 los responsables y los coordinadores de la contribución alemana a la misión. [34]
Durante la fase de operaciones, los investigadores de Max Planck y Leibniz Universität en Hannover fueron socios en el análisis de datos de la misión. [35] También desempeñaron un papel principal en el desarrollo del software de análisis LTPDA, una caja de herramientas de MATLAB . [36] Los científicos de 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 de Hannover y la AEI de Potsdam hay grupos del consorcio LISA. [38] En la AEI de Hannover hay grandes laboratorios para experimentos de interferometría láser LISA . [39]
GRACE-FO es una misión geodésica basada en satélites que toma mediciones detalladas del campo gravitatorio de la Tierra y sus variaciones temporales y espaciales mediante mediciones interferométricas de distancia entre dos satélites. El interferómetro de medición de distancia por láser utilizado para este propósito es una cooperación entre la NASA y socios alemanes, con la contribución alemana liderada por el AEI. El concepto del instrumento, sus prototipos y especificaciones técnicas se realizaron en el AEI. Los investigadores del 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 dirigidos por los Institutos Max Planck en asociación con universidades locales, que ofrecen un título de doctorado. La IMPRS para los aspectos matemáticos y físicos de la gravitación, la cosmología y la teoría cuántica de campos está asociada con el Instituto de Matemáticas de la Universidad de Potsdam , el Instituto de Física de la Universidad Humboldt , el IIT Bombay , el Instituto de Matemáticas de Chennai y el Instituto de Física Teórica de la Academia China de Ciencias [41].
El IMPRS sobre Astronomía de Ondas Gravitacionales se ejecuta en dos sucursales 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 se asocia con la Universidad Humboldt , la Universidad de Potsdam y el Instituto Leibniz de Astrofísica . [43] Coopera con el IMPRS para Aspectos Matemáticos y Físicos de la Gravitación, Cosmología y Teoría Cuántica de Campos (también en AEI Potsdam), el programa de maestría en astrofísica en la Universidad de Potsdam , la Red de Astrofísica de Potsdam, el Instituto Yukawa de Física Teórica en la Universidad de Kioto y 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 son dictadas por investigadores del instituto.
La Escuela de Primavera Jürgen Ehlers fue fundada en el año 2000 y lleva el nombre de su director fundador, Jürgen Ehlers .
Las actividades de divulgación del instituto incluyen jornadas de puertas abiertas en el AEI Potsdam y en el detector de ondas gravitacionales GEO600 , participación en los Girls' Days y Future Days, charlas de divulgación científica a cargo de investigadores, [46] participación en el “November der Wissenschaft” en Hannover, [47] visitas a los institutos, incluidos laboratorios seleccionados y grupos de computadoras, y un programa de visitas y presentaciones de investigadores en escuelas secundarias. [48]
El instituto administra 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 para periodistas científicos. El objetivo es mejorar la comunicación entre periodistas y científicos y brindar una visión más profunda de la investigación 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 rotatorias 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, -12.96917