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THEMA: Messung von Gravitationswellen mit Uhren möglich?

Messung von Gravitationswellen mit Uhren möglich? 03 Nov 2019 20:57 #60165

Hallo,
diese Woche habe ich gelesen, dass es gelungen ist die Genauigkeit von Atomuhren weiter zu erhöhen.
Da habe ich mich gefragt, ob es nicht möglich sein müsste, Gravitationswellen mithilfe von Uhren nachzuweisen.
Während des Durchlaufes einer Gravitationswelle sollte doch nicht nur der Raum gestaucht und gestreckt werden sondern auch die Zeit eine "Stauchung" und "Streckung" erfahren. Vergleicht man nun den Gang von zwei sehr genauen Uhren, von denen eine von einer Gravitationswelle durchlaufen wird, sollte sich für einen kurzen Moment eine winzige Differenz feststellen lassen.
Liege ich mit dieser Überlegung völlig falsch oder würde das prinzipiell schon gehen aber die Uhren sind (noch) nicht genau genug um diesen winzigen Effekt zu messen?

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Messung von Gravitationswellen mit Uhren möglich? 03 Nov 2019 21:07 #60167

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Unabhängig davon, ob Dein Ansatz stimmt: mit welchen Mitteln wirst Du die zweite Uhr gegen die Gravitationswelle abschirmen ?

Spontaneität will gut überlegt sein

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Spontaneität will gut überlegt sein

Messung von Gravitationswellen mit Uhren möglich? 03 Nov 2019 21:27 #60171

Abschirmen geht natürlich nicht.
Die beiden Uhren müssten in einigen Abstand voneinander aufgestellt werden (am besten mehrere in verschiedenen Richtungen).
Dann würden die Uhren mit einem gewissen Zeitlichen Versatz von der Gravitationswelle durchlaufen werden.
Anhand des Zeitversatzes und der Positionierung der Uhren müsste sich sogar die Richtung bestimmen lassen, aus der die Gravitationswelle gekommen sein muss.

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Messung von Gravitationswellen mit Uhren möglich? 03 Nov 2019 21:43 #60174

Jörg S schrieb: Abschirmen geht natürlich nicht.
Die beiden Uhren müssten in einigen Abstand voneinander aufgestellt werden (am besten mehrere in verschiedenen Richtungen).
Dann würden die Uhren mit einem gewissen Zeitlichen Versatz von der Gravitationswelle durchlaufen werden.
Anhand des Zeitversatzes und der Positionierung der Uhren müsste sich sogar die Richtung bestimmen lassen, aus der die Gravitationswelle gekommen sein muss.

Ja die Richtung wird ja auf diese Weise durch mehrere Messtationen bestimmt.

Aber es wäre schwierig, die Uhren über die Distanz zu vergleichen, da die Gravitationswelle diese Distanz mit Lichtgeschwindigkeit durchläuft oder noch schneller da ist, je nach ihrer Richtung.

Man könnte womöglich die Uhren an einem dritten Ort vergleichen, wo die Signale hingeschickt werden. Für den Vergleich ist es dann egal, ob der dritte Ort auch gravitativ verändert wird. Nur der Weg dorthin wäre zu berücksichtigen.

Ich denke gerade an drei Stationen, die als Dreieck aufgestellt sind, und in der Mitte sitzt die Vergleichsstation....könnte man als Taschengerät herstellen, tetraederförmig .... :dry:

Aber die Idee finde ich gut.

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Messung von Gravitationswellen mit Uhren möglich? 03 Nov 2019 22:24 #60178

Wenn ich es mir recht überlege, geht das aber nicht:

Die GWellen schwingen ja x-förmig, ....

Mit anderen Worten, eine Gravitationswelle verursacht keine Zeitdilatation,
sie verändert “tatsächliche” Abstände. Kurios ist, das sie den Gang einer Uhr
nicht beeinflußt, aber deren Form.

scilogs.spektrum.de/relativ-einfach/grav...der-ist-auf-dem-weg/ (Kommentar)

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Messung von Gravitationswellen mit Uhren möglich? 03 Nov 2019 22:29 #60181

Jörg S schrieb: Da habe ich mich gefragt, ob es nicht möglich sein müsste, Gravitationswellen mithilfe von Uhren nachzuweisen.


So gut werden sie nicht werden in naher zukunft .

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Messung von Gravitationswellen mit Uhren möglich? 03 Nov 2019 22:58 #60187

ja genau, die Metrik der Störung lautet

\(\textrm{d}s^2 = -c^2\textrm{d}t^2+(1+h_++h_{\times})\textrm{d}x^2+(1-h_++h_{\times})\textrm{d}y^2+\textrm{d}z^2\)
\[g_{\mu \nu} = \eta_{\mu \nu} + h_{\mu \nu} \]

\[h_{\mu \nu} = \begin{pmatrix}
0& 0 & 0 & 0 \\
0& h_{11}' & h_{12}' & 0 \\
0& h_{12}' & -h_{11}' & 0 \\
0& 0 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix}e^{ik(z-ct)}
\]

also die Zeitkomponenten und die Komponente in Flugrichtung werden nicht verändert. Nur die x-förmige Verzerrung des Raumes findet statt.

pulsar.sternwarte.uni-erlangen.de/wilms/...avitationswellen.pdf (Seite 28)
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