Институт гравитационной физики Макса Планка
 Логотип института | |
| Аббревиатура | АЕИ |
|---|---|
| Формирование | 1995 |
| Тип | некоммерческая исследовательская организация |
| Штаб-квартира | Потсдам-Гольм и Ганновер , Германия |
Управление | управляющий директор Масару Сибата и заместитель управляющего директора Карстен Данцманн |
Главный орган | Общество Макса Планка |
| Веб-сайт | www |
( Институт гравитационной физики Макса Планка Институт Эйнштейна Альберта ) — 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]
История
[ редактировать ]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.
Исследовать
[ редактировать ]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:
- моделирование источников (двойные нейтронные звезды , двойные черные дыры , смешанные двойные системы, коллапс звездного ядра )
- экспериментальные работы по детекторам гравитационных волн – как на Земле, так и в космосе
- решение задачи двух тел в общей теории относительности
- аналитические и численные решения уравнений Эйнштейна
- разработка и внедрение анализа данных алгоритмов гравитационно -волновых поисков
- последующий анализ для вывода о свойствах источников гравитационных волн
- поиск частиц и фундаментальных взаимодействий за пределами стандартной модели
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 .
Отделы
[ редактировать ]- Алессандры Буонанно астрофизической и космологической относительности Отдел [3] в AEI Potsdam решает проблему двух тел в общей теории относительности аналитически и численно , а также предсказывает сигналы гравитационных волн, излучаемые двойными системами, состоящими из черных дыр и нейтронных звезд . Члены отдела используют эти модели сигналов для вывода астрофизической и космологической информации, а также проводят испытания общей теории относительности , используя данные детекторов гравитационных волн .
- Масару Сибаты вычислительной релятивистской астрофизики Отдел [4] в AEI Potsdam изучает слияния черных дыр или нейтронных звезд и коллапс звездных ядер . Отдел также работает над более фундаментальными аспектами общей теории относительности с помощью числовых инструментов .
- Кафедра квантовой гравитации и единых теорий [5] (исполняющая обязанности директора с августа 2020 года: Алессандра Буонанно ) в AEI Potsdam работает над разработкой квантовой теории гравитации , основанной на конформной теории поля , теории струн , а также супергравитации и симметрии .
- Направления исследований Карстена Данцмана отдела Лазерная интерферометрия и гравитационно-волновая астрономия [6] в AEI Hannover занимается разработкой и эксплуатацией детекторов гравитационных волн на Земле и в космосе. Сюда входят лабораторные эксперименты по квантовой оптике и лазерной физике .
- Брюса Аллена Отдел «Наблюдательная относительность и космология» [7] в AEI в Ганновере изучает наблюдательные последствия общей теории относительности , включая поиск и анализ сигналов гравитационных волн в данных наземных детекторов , а также работу проекта Einstein@Home . Отдел также занимается поисками гамма- и радиопульсаров , а также теоретическими аспектами черных дыр.
- Кафедра прецизионной интерферометрии и фундаментальных взаимодействий [8] в AEI в Ганновере, возглавляемый Гвидо Мюллером, сосредоточивает свою деятельность на LISA и других космических и наземных гравитационно-волновых астрономиях, а также на поиске фундаментальных взаимодействий за пределами стандартной модели с использованием лазерно-оптических методов.
Директора
[ редактировать ]- Брюс Аллен (AEI Ганновер, 2007 – настоящее время)
- Алессандра Буонанно (AEI Потсдам, 2014 – настоящее время)
- Карстен Данцманн (AEI Hannover, 2002 – настоящее время), заместитель управляющего директора [9]
- Юрген Элерс (AEI Potsdam, директор-основатель, 1995–1998)
- Герхард Хейскен (АЕИ Потсдам, 2002–2013 гг.)
- Гвидо Мюллер (AEI Ганновер, 2022 – настоящее время) [10]
- Герман Николай (АЕИ Потсдам, 1997–2020 гг.)
- Бернард Ф. Шюц (AEI Potsdam, директор-основатель, 1995–2014 гг.)
- Масару Сибата (AEI Потсдам, 2018 – настоящее время), управляющий директор [9]
Независимые исследовательские группы
[ редактировать ]Постоянные независимые исследовательские группы
[ редактировать ]- Геометрия и гравитация [11] в AEI Потсдам. Эта исследовательская группа изучает фундаментальные вопросы теории гравитации и связанных с ней физических теорий математическими методами.
- В поисках непрерывных гравитационных волн [12] (под руководством М. Алессандры Папы ) в AEI Ганновере. Эта исследовательская группа занимается поиском на сегодняшний день необнаруженных непрерывных гравитационных волн , которые ожидаются от быстро вращающихся нейтронных звезд .
Независимые исследовательские группы
[ редактировать ]- Наблюдения за двоичными слияниями и численная теория относительности [13] (под руководством Фрэнка Ома) в AEI Ганновере. Независимая исследовательская группа занимается гравитационных волн анализом данных и прогнозированием волновых форм сигналов от слияния черных дыр и нейтронных звезд . Исследования основаны на численном моделировании этих процессов.
- Исключительная квантовая гравитация [14] (Почетная группа под руководством Германа Николаи ) в AEI Potsdam. Эта исследовательская группа финансируется за счет расширенного гранта ERC . Его исследования связаны с основанным на симметрии подходом к последовательной теории квантовой гравитации .
- Историческая эпистемология программы окончательной теории [15] (под руководством Александра Блюма) в AEI Potsdam. Эта исследовательская группа занимается историей поиска теории квантовой гравитации . Группа представляет собой объединенную исследовательскую группу Макса Планка Института истории науки Макса Планка в Берлине и Института гравитационной физики Макса Планка в Потсдаме.
- Многомессенджерная астрофизика компактных двойных систем [16] (под руководством Тима Дитриха) в AEI Potsdam. Исследовательская группа Макса Планка исследует электромагнитное и гравитационное излучение в результате слияния двойных нейтронных звезд, используя методы численной теории относительности.
Партнерские группы Макса Планка
[ редактировать ]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 Индийском технологическом институте Канпура , Индия, сотрудничая с кафедрой «Квантовая гравитация и унифицированные теории»
- в Цзилиньском университете Чанчунь, сотрудничая с кафедрой «Квантовая гравитация и единые теории»
Совместные проекты
[ редактировать ]Продвинутый LIGO и продвинутая Дева
[ редактировать ]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 Hannover 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 партнерским учреждением в передовом проекте LIGO и предоставил предварительно стабилизированную лазерную систему. [23] [24] [25] для передовых 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 Advanced в детекторе гравитационных волн Virgo . [26] В ходе третьего совместного наблюдения детекторов гравитационных волн он снизил квантовомеханический фоновый шум примерно на треть, увеличив ожидаемую скорость обнаружения слияний двойных нейтронных звезд до 26%. [27] [28]
Эйнштейн Телескоп
[ редактировать ]Исследователи 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 инопланетянина в Маастрихте будет разработана в AEI в Ганновере. [31] Исследователи AEI Potsdam вносят свой вклад в разработку моделей формы сигналов для детекторов гравитационных волн третьего поколения, таких как телескоп Эйнштейна. [32]
ГЕО600
[ редактировать ]GEO600 Ганновера Детектор гравитационных волн к югу от был спроектирован и эксплуатируется учеными из Института гравитационной физики Макса Планка и Ганноверского университета Лейбница вместе с партнерами в Соединенном Королевстве. [33]
ЛИЗА Следопыт
[ редактировать ]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 рабочих сменах миссии в ESOC .
ЛИЗА
[ редактировать ]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 Hannover есть большие лаборатории для экспериментов по лазерной интерферометрии LISA . [39]
Продолжение GRACE
[ редактировать ]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]
Высшая программа
[ редактировать ]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 Потсдам), магистерской программой по астрофизике в Потсдамском университете , Астрофизической сетью Потсдама , Институтом теоретической физики Юкавы в Киото . Университет и Университет Мэриленда . [44]
Весенняя школа Юргена Элерса
[ редактировать ]Институт предлагает ежегодную двухнедельную весеннюю школу для 40 иностранных студентов, изучающих математику и физику . [45] Каждый год лекции, упражнения и дискуссии охватывают различные темы исследований 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
[ редактировать ]Публичные мероприятия
[ редактировать ]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 «Ноябре науки» в Ганновере, [47] экскурсии по институтам, включая избранные лаборатории и компьютерные кластеры, а также программа посещений и презентаций исследователей в средних школах. [48]
Эйнштейн Онлайн
[ редактировать ]Институт управляет научно-популярным веб-порталом Einstein Online. [49] Это гипертекстовая сеть с вводными и подробными статьями о теории относительности Эйнштейна и ее следствиях.
Журналист в резиденции
[ редактировать ]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]
Эйнштейн@Дома
[ редактировать ]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 LIGO детекторов гравитационных волн , больших радиотелескопов и космического гамма-телескопа Ферми .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Три журнала открытого доступа переходят в Springer» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «История» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Астрофизическая и космологическая теория относительности» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Вычислительная релятивистская астрофизика» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Квантовая гравитация и единые теории» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Лазерная интерферометрия и гравитационно-волновая астрономия» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Наблюдательная относительность и космология» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Прецизионная интерферометрия и фундаментальные взаимодействия» . www.aei.mpg.de. Проверено 15 сентября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б "Управление" . www.aei.mpg.de. Проверено 12 января 2023 г.
- ^ «Новым директором назначен профессор Гвидо Мюллер» . www.aei.mpg.de. Проверено 15 сентября 2022 г.
- ^ «Геометрия и гравитация» . www.aei.mpg.de. Проверено 30 апреля 2024 г.
- ^ «В поисках непрерывных гравитационных волн» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Наблюдения за двоичными слияниями и численная теория относительности» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Исключительная квантовая гравитация» . www.aei.mpg.de. Проверено 12 декабря 2023 г.
- ^ «Историческая эпистемология окончательной теоретической программы» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Мультимессенджерная астрофизика компактных двойных систем» . www.aei.mpg.de. Проверено 15 сентября 2022 г.
- ^ «Международные партнерские группы» . www.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Партнерские группы Макса Планка» . www.aei.mpg.de. Проверено 12 декабря 2023 г.
- ^ «Партнергруппа» . www.mpg.de (на немецком языке) . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Справочник научного сотрудничества LIGO» . roster.ligo.org . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Справочник научного сотрудничества LIGO» . roster.ligo.org . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Справочник научного сотрудничества LIGO» . roster.ligo.org . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «АЛИГО ПСЛ» . Проверено 18 сентября 2020 г.
- ^ «Ценный груз в открытом море» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Еще один мощный лазер для охотников за волнами» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Передовая технология из Ганновера для детектора гравитационных волн Virgo в Италии» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ Сотрудничество Девы; Ачернезе, Ф.; Агатос, М.; Айелло, Л.; Аллокка, А.; Амато, А.; Ансольди, С.; Антир, С.; Арен, М.; Арно, Н.; Асенци, С. (05 декабря 2019 г.). «Увеличение астрофизической дальности действия усовершенствованного детектора Virgo за счет применения состояний света в сжатом вакууме» . Письма о физических отзывах . 123 (23): 231108. doi : 10.1103/PhysRevLett.123.231108 . hdl : 11585/709335 .
- ^ «Выжимал легкий успех у Девы» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Будущее гравитационно-волновой астрономии» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Руководящий комитет ET» . www.et-gw.eu . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Федеральное министерство образования и исследований поддерживает разработку телескопа Эйнштейна» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Гравитационно-волновая астрономия и физика элементарных частиц – объединение лучшего из двух миров для будущих открытий» . www.aei.mpg.de. Проверено 18 сентября 2020 г.
- ^ "Дом" . www.geo600.org . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «LISA Pathfinder – самое тихое место в космосе» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «LISA Pathfinder превосходит ожидания» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ "дом | LTPDA" . www.elisascience.org . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б «Консорциум LISA | Lisamission.org» . www.lisamission.org . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Список групп (AZ) | Lisamission.org» . www.lisamission.org . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Лабораторные эксперименты по космической интерферометрии» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Новый лазерный прибор на борту GRACE-Follow-On измеряет гравитационное поле Земли с высокой точностью» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Партнеры» . www.imprs-gcq.aei.mpg.de . Проверено 3 июня 2020 г.
- ^ «Коллаборационисты» . imprs-gw.aei.mpg.de . Проверено 3 июня 2020 г.
- ^ «Исследовательские группы» . imprs-gw.aei.mpg.de . Проверено 6 октября 2020 г.
- ^ «Партнеры» . imprs-gw.aei.mpg.de . Проверено 3 июня 2020 г.
- ^ «Весенняя школа Юргена Элерса» . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Общественные мероприятия» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Ноябрь науки 2018» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Эйнштейн создает прецедент» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Официальное уведомление/Идентификация провайдера «Эйнштейн-Онлайн» . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Журналист в резиденции» . www.aei.mpg.de. Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Выходные данные / Идентификация поставщика | Einstein@Home» . einsteinathome.org . Проверено 6 октября 2020 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Домашняя страница Института гравитационной физики Макса Планка
- Einstein Online - размещенный в институте информационно-просветительский веб-сайт, посвященный Альберта Эйнштейна. теориям относительности
- Веб-сайт Консорциума LISA, размещенный в институте.
52 ° 24'59 "с.ш. 12 ° 58'9" в.д. / 52,41639 ° с.ш. 12,96917 ° в.д.
