Instituto Max Planck de Física Gravitacional
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Instituto Max Planck de Física Gravitacional
(Instituto Albert Einstein)
MaxPlanckInstGravPhys-logo.png
Logotipo del instituto
AbreviaturaAEI
Formación1995
Escribeorganización de investigación sin fines de lucro
SedePotsdam-Golm y Hannover , Alemania
administraciónla directora general Alessandra Buonanno y el subdirector general Bruce Allen
Órgano principalSociedad Max Planck
Sitio webwww .aei .mpg .de

El Instituto Max Planck de Física Gravitacional ( Instituto Albert Einstein ) es un Instituto Max Planck cuya investigación tiene 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 en Hannover, donde está estrechamente relacionado con la Universidad Leibniz de Hannover . El Potsdamparte del instituto está organizado en tres departamentos de investigación, mientras que la parte de Hannover tiene dos departamentos. Ambas partes del instituto albergan una serie de grupos de investigación independientes.

Las conductas instituto de investigación fundamental en matemáticas, análisis de datos , astrofísica y física teórica , así como de investigación en física del láser , la tecnología de vacío, de aislamiento de vibración y clásicas y de óptica cuántica .

Cuando LIGO Scientific Collaboration 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 LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration y KAGRA.Colaboración. También desempeñan un papel de liderazgo en la planificación y preparación del detector espacial LISA (fecha de lanzamiento prevista: 2034) y están involucrados 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 .

Frente y entrada al Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Potsdam-Golm. Una gran escultura roja con la letra E está al lado de la entrada.
El Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Potsdam-Golm.
Calle que conduce a la entrada roja del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Hannover. El edificio está parcialmente escondido detrás de árboles al lado de la calle.
El Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Hannover.

De 1998 a 2015, el instituto ha publicado la revista de revisión de acceso abierto Living Reviews in Relativity . [1]

Historia

El instituto recién fundado comenzó a funcionar en abril de 1995 y está ubicado en Potsdam-Golm desde 1999. [2]

En 2002, el Instituto abrió una sucursal en la Universität Hannover con un enfoque 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 se originó en el Instituto de Física de Átomos y Moléculas (AMP) de la Universität Hannover, que fue establecido en 1979 por el Departamento de Física.

Investigar

El foco de investigación del instituto está en el campo de la relatividad general . Cubre teóricos y experimentales física gravitacional , la gravedad cuántica , astronomía multi-mensajero y cosmología . El instituto tiene un fuerte enfoque de investigación en astronomía de ondas gravitacionales : cuatro de cada cinco departamentos están trabajando en diferentes aspectos de este campo de investigación. Los temas centrales de investigación son:

  • modelado de fuentes ( estrellas de neutrones binarias , agujeros negros binarios, binarios mixtos, colapso del núcleo estelar )
  • trabajo experimental en detectores de ondas gravitacionales , tanto en la Tierra como en el espacio
  • resolver el problema de los dos cuerpos en relatividad general
  • soluciones analíticas y numéricas de las ecuaciones de Einstein
  • desarrollo e implementación de algoritmos de análisis de datos para búsquedas de ondas gravitacionales
  • Análisis de seguimiento para inferir las propiedades de las fuentes de ondas gravitacionales.

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 hacia la unificación de las teorías fundamentales de la física , la relatividad general y la mecánica cuántica , en una teoría de la gravedad cuántica .

Departamentos

  • Alessandra Buonanno ‘s Astrophysical y Cosmological relatividad departamento [3] en AEI Potsdam resuelve el problema de dos cuerpos en la relatividad general analítica y numéricamente , y predice señales gravitacionales emitidas por los sistemas binarios compuestos de agujeros negros y estrellas de neutrones . Los miembros del departamento utilizan esos modelos de formas de onda para inferir información astrofísica y cosmológica , y realizan pruebas de relatividad general , utilizando datos de detectores de ondas gravitacionales .
  • El departamento de Astrofísica Relativista Computacional de Masaru Shibata [4] en AEI Potsdam estudia fusiones de agujeros negros o estrellas de neutrones y el colapso de núcleos estelares . El departamento también trabaja en aspectos más fundamentales de la relatividad general con herramientas numéricas .
  • El departamento de Teorías Unificadas y Gravedad Cuántica [5] (directora en funciones desde agosto de 2020: Alessandra Buonanno ) de AEI Potsdam trabaja en el desarrollo de una teoría cuántica de la gravedad , basada en la teoría de campos conforme , la teoría de cuerdas y la supergravedad y simetrías .
  • El foco de investigación del departamento de interferometría láser y astronomía de ondas gravitacionales de Karsten Danzmann [6] en AEI Hannover es el desarrollo y funcionamiento de detectores de ondas gravitacionales en la Tierra y en el espacio. Esto incluye experimentos de laboratorio en óptica cuántica y física láser .
  • El departamento de cosmología y relatividad observacional de Bruce Allen [7] en AEI Hannover estudia las consecuencias observacionales de la relatividad general , incluida la búsqueda y el análisis de señales de ondas gravitacionales en datos de detectores terrestres , y el funcionamiento del proyecto Einstein @ Home. . El departamento también trabaja en búsquedas de púlsares de rayos gamma y radio , y en aspectos teóricos de los agujeros negros.

Directores

  • Bruce Allen (AEI Hannover, 2007-presente), director gerente adjunto [8]
  • Alessandra Buonanno (AEI Potsdam, 2014-presente), directora general [8]
  • Karsten Danzmann (AEI Hannover, 2002-presente)
  • Jürgen Ehlers (AEI Potsdam, director fundador, 1995-1998)
  • Gerhard Huisken (AEI Potsdam, 2002-2013)
  • Hermann Nicolai (AEI Potsdam, 1997-2020)
  • Bernard F. Schutz (AEI Potsdam, director fundador, 1995-2014)
  • Masaru Shibata (AEI Potsdam, 2018-presente)

Grupos de investigación independientes

Grupos de investigación independientes permanentes

  • Geometría y gravitación [9] (dirigido por Lars Andersson) en AEI Potsdam. Este grupo de investigación estudia cuestiones fundamentales en la teoría de la gravedad y teorías físicas relacionadas con métodos matemáticos.
  • Buscando ondas gravitacionales continuas [10] (dirigido por Maria Alessandra Papa) en AEI Hannover. Este grupo de investigación trabaja en la búsqueda de ondas gravitacionales continuas no detectadas hasta la fecha , que se esperan de las estrellas de neutrones que giran rápidamente .

Grupos de investigación independientes

  • Observaciones de fusión binaria y relatividad numérica [11] (dirigida por Frank Ohme) en AEI Hannover. El grupo de investigación independiente trabaja en análisis de datos de ondas gravitacionales y predicciones de formas de onda para señales de la fusión de agujeros negros y estrellas de neutrones . Los estudios se basan en simulaciones numéricas de estos procesos.
  • Gravedad cuántica excepcional (grupo emérito, dirigido por Hermann Nicolai ) en AEI Potsdam. Este grupo de investigación está financiado por una ERC Advanced Grant . Su investigación se ocupa de un enfoque basado en la simetría para una teoría coherente de la gravedad cuántica .
  • Teoría y cosmología gravitacional [12] (dirigida por Anna Ijjas) en AEI Hannover. Este Grupo de Investigación Lise Meitner [13] utiliza la relatividad matemática y numérica para estudiar las teorías cosmológicas y su relación con la física de los agujeros negros .
  • Gravedad, campos cuánticos e información [14] (dirigido por Michal P. Heller) en AEI Potsdam. Este grupo de investigación independiente, financiado por la Fundación Alexander von Humboldt a través de un premio Sofia Kovalevskaya , trabaja en la intersección de la física gravitacional y de alta energía utilizando la ciencia de la información cuántica .
  • Epistemología histórica del programa final de teoría [15] (dirigido por Alexander Blum) en AEI Potsdam. Este grupo de investigación se centra en la historia de la búsqueda de una teoría de la gravedad cuántica . El grupo es un grupo de investigación conjunto Max Planck del Instituto Max Planck de Historia de la Ciencia en Berlín y el Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Potsdam.
  • Cosmología teórica [16] (dirigida por Jean-Luc Lehners) en AEI Potsdam. Este grupo de investigación financiado está financiado por una ERC Consolidator Grant y trabaja en la física teórica del universo temprano y el Big Bang .

Grupos de socios de Max Planck

Los grupos de socios de Max Planck llevan a cabo investigaciones en campos que se superponen con los del antiguo instituto anfitrión Max Planck. Se establecen 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 cinco grupos de socios de Max Planck: [18] [19]

  • en el Instituto de Física Teórica, Academia de Ciencias de China , Beijing, China, colaborando con el departamento de "Gravedad cuántica y teorías unificadas"
  • en el Instituto de Matemáticas de Chennai , India, colaborando con el departamento de "Gravedad cuántica y teorías unificadas"
  • en el Instituto Indio de Tecnología de Kanpur , India, en colaboración con el departamento de "Gravedad cuántica y teorías unificadas"
  • en la Universidad de Jilin Changchun, colaborando con el departamento de "Gravedad cuántica y teorías unificadas"
  • en el Instituto Tata de Investigación Fundamental , Mumbai, India, colaborando con el departamento de “Relatividad observacional y cosmología”

Proyectos colaborativos

LIGO avanzado y Virgo avanzado

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 AEI Hannover también está el grupo GEO que se ocupa de varios temas experimentales. [22] Los investigadores de AEI en 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.

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, los 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 serie de observación conjunta de los detectores de ondas gravitacionales, redujo el ruido de fondo mecánico-cuántico en aproximadamente un tercio, aumentando la tasa de detección esperada de fusiones de estrellas de neutrones binarias hasta en un 26%. [27] [28]

Telescopio de einstein

Los investigadores de AEI contribuyen a la planificación, el desarrollo y el caso científico [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 de AEI Potsdam contribuyen al desarrollo de modelos de forma de onda para detectores de ondas gravitacionales de tercera generación, como el Telescopio Einstein. [32]

GEO600

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 Leibniz Universität Hannover , junto con socios en el Reino Unido. [33]

LISA Pathfinder

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 en Hannover y el Instituto de Física Gravitacional en Leibniz Universität Hannover fueron responsables y coordinaron 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 de liderazgo en el desarrollo del software de análisis LTPDA, una caja de herramientas de MATLAB . [36] El científico de AEI participó en los turnos de operaciones de la misión en ESOC .

LISA

El observatorio espacial de ondas gravitacionales LISA se desarrolla bajo el liderazgo de la ESA en colaboración con un consorcio científico. [37] El consorcio LISA está dirigido por el director de AEI, Karsten Danzmann. [37] En AEI Hannover y AEI Potsdam hay grupos del Consorcio LISA. [38] En AEI Hannover hay grandes laboratorios para experimentos de interferometría láser LISA . [39]

Seguimiento de GRACE

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 medidas de distancia interferométrica entre dos satélites. El interferómetro de rango láser utilizado para este propósito 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 se realizaron en el AEI. Los investigadores de AEI han estado involucrados en el desarrollo y prueba del hardware de vuelo. [40]

Programa de Graduados

El instituto participa en dos escuelas de investigación internacionales 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 doctorado. grado. El IMPRS para los aspectos matemáticos y físicos de la gravitación, la cosmología y la teoría cuántica de campos se asocia con el Instituto de Matemáticas de la Universidad de Potsdam , el Instituto de Física de la Universidad de Humboldt , IIT 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 ejecuta 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 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 de la Universidad de Potsdam , elAstrophysics Network Potsdam , el Instituto Yukawa de Física Teórica de la Universidad de Kyoto y la Universidad de Maryland . [44]

Escuela de primavera Jürgen Ehlers

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 discusiones cubren diferentes temas de la experiencia investigadora del instituto. Las conferencias están a cargo de investigadores del instituto.

La escuela de primavera Jürgen Ehlers se estableció en 2000 y lleva el nombre del director fundador del instituto, Jürgen Ehlers .

Superar a

Eventos publicos

Las actividades de divulgación del instituto incluyen jornadas de puertas abiertas en el AEI de Potsdam y en el detector de ondas gravitacionales GEO600 , la participación en los Días de las Niñas y los Días del Futuro, charlas de divulgación científica de investigadores, [46] participación en el “November der Wissenschaft” en Hannover, [47] recorridos por los institutos, incluidos laboratorios seleccionados y agrupaciones informáticas, y un programa de visitas y presentaciones de investigadores en las escuelas secundarias. [48]

Einstein en línea

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.

Periodista en Residencia

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 la investigación del instituto. [50]

Einstein @ Inicio

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 el tiempo de cálculo en las computadoras de los voluntarios para buscar señales de estrellas de neutrones en rotación en los datos de los detectores de ondas gravitacionales LIGO , de los radiotelescopios grandes y del telescopio espacial de rayos gamma Fermi .

Ver también

  • Marco Drago

Referencias

  1. ^ "Tres revistas de acceso abierto se trasladan a Springer" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  2. ^ "Historia" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  3. ^ "Relatividad astrofísica y cosmológica" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  4. ^ "Astrofísica relativista computacional" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  5. ^ "Gravedad cuántica y teorías unificadas" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  6. ^ "Interferometría láser y astronomía de ondas gravitacionales" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  7. ^ "Relatividad observacional y cosmología" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  8. ^ a b "Gestión" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  9. ^ "Geometría y gravitación" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  10. ^ "Búsqueda de ondas gravitacionales continuas" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  11. ^ "Observaciones de fusión binaria y relatividad numérica" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  12. ^ "Teoría gravitacional y cosmología" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  13. ^ "Programa de excelencia de Lise Meitner" . www.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  14. ^ "Gravedad, campos cuánticos e información" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  15. ^ "Epistemología histórica del programa de teoría final" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  16. ^ "Cosmología teórica" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  17. ^ "Internacional - Grupos de socios" . www.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  18. ^ "Grupos de socios de Max Planck" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  19. ^ "Partnergruppen" . www.mpg.de (en alemán) . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  20. ^ "Directorio de colaboración científica LIGO" . roster.ligo.org . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  21. ^ "Directorio de colaboración científica LIGO" . roster.ligo.org . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  22. ^ "Directorio de colaboración científica LIGO" . roster.ligo.org . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  23. ^ "aLIGO PSL" . Consultado el 18 de septiembre de 2020 .
  24. ^ "Carga valiosa en alta mar" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  25. ^ "Otro láser de alta potencia para los cazadores de olas" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  26. ^ "Tecnología de vanguardia de Hannover para el detector de ondas gravitacionales Virgo en Italia" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  27. ^ Colaboración Virgo; Acernese, F .; Agathos, M .; Aiello, L .; Allocca, A .; Amato, A .; Ansoldi, S .; Antier, S .; Arène, M .; Arnaud, N .; Ascenzi, S. (5 de diciembre de 2019). "Aumentar el alcance astrofísico del detector Virgo avanzado mediante la aplicación de estados de luz de vacío comprimido" . Cartas de revisión física . 123 (23): 231108. doi : 10.1103 / PhysRevLett.123.231108 .
  28. ^ "Exprimió el éxito de la luz en Virgo" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  29. ^ "El futuro de la astronomía de ondas gravitacionales" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
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  40. ^ "Nuevo instrumento láser a bordo GRACE-Follow-On mide el campo de gravedad de la Tierra con alta precisión" . www.aei.mpg.de . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
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  51. ^ "Pie de imprenta / identificación del proveedor | Einstein @ Home" . einsteinathome.org . Consultado el 6 de octubre de 2020 .

enlaces externos

  • Página de inicio del Instituto Max Planck de Física Gravitacional
  • Einstein Online : sitio web de divulgación alojado en el instituto sobre las teorías de la relatividad de Albert Einstein
  • Sitio web del Consorcio LISA alojado en el instituto

Coordenadas : 52 ° 24'59 "N 12 ° 58'9" E  /  52.41639 ° N 12.96917 ° E / 52.41639; 12.96917


  • v
  • t
  • mi
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