Die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie, Gravitationswellen und die Ablenkung des Lichts an schwarzen Löchern waren Themen der Exkursion des Leistungskurses Physik 12.

„Herkunft und Aussagen der speziellen Relativitätstheorie mit Ausblick auf die allgemeine Relativitätstheorie“ war das Thema des Vortrags von Prof. Domenico Giulini vom Institut für theoretische Physik an der Leibniz-Universität Hannover. Giulini spannte den Bogen vom Relativitätsprinzip, das Galilei 1632 in seinen Discorsi veröffentlicht hatte, bis zum Einsteinschen Postulat der konstanten Lichtgeschwindigkeit. Das Zwillingsparadoxon, das aus der speziellen Relativitätstheorie folgt, wurde einleuchtend erklärt. Es gelang Giulini, die komplexe und schwierige Materie auf einem schülergerechten Niveau darzustellen.

Gravitationswellen werden von der allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt. Sie entstehen, wenn sehr massereiche Himmelskörper einander umkreisen oder Sterne kollabieren. Auf der Erde gibt es fünf Detektoren für solche Wellen. Einer davon ist Geo600 zwischen Hannover und Hildesheim, und wir haben in besucht! Dr. Benjamin Knispel vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover erklärte, wie man beim Einfall einer Welle mit der Interferometrie von Laserstrahlen die Längenänderungen in den beiden 600 m langen Rohren erkennen will. Das Gerät ist so empfindlich, dass es Längenänderungen vom Tausendstel eines Protonendurchmessers erkennen kann. So nahm es auch nicht Wunder, dass der Bus 1000m vor der Anlage abgestellt werden musste, um keine unnötigen Erschütterungen zu verursachen.

Ein anderes Phänomen der allgemeinen Relativitätstheorie ist die Lichtablenkung in der Nähe von Sternen oder schwarzen Löchern. Als 1919 bei einer Sonnenfinsternis die Ablenkung des Lichts an der Sonne um 0,0005° gemessen werden konnte, war Einstein über Nacht zum Popstar der Wissenschaft aufgestiegen. In einem Workshop konnten wir unter Anleitung von Prof. Ute Kraus und Dr. Corvin Zahn die Lichtablenkung anhand eines Sektormodells mit Bleistift und Lineal selber konstruieren. Ein Flug zum schwarzen Loch im Zentrum unserer eigenen Galaxie war der Schlusspunkt dieses ereignisreichen Tages.

Holger Bach