Wer sind Sie und an welchem Thema forscht ihre Nachwuchsgruppe?

Mein Name ist Gudrun Wanner, und ich leite eine Gruppe zu optischen Simulationen von Präzisionsinterferometern mit besonderem Fokus auf der LISA Mission, einem Gravitationswellen-Detektor im All, der ca. 2034 starten soll. Gemeinsam mit meinem Team analysiere ich Rauschquellen in der Interferometrie und entwickle dabei auch Simulationssoftware (IfoCAD). Unsere Haupt-Fragestellung lautet: Woher kommt das Rauschen genau und wie können wir es unterdrücken und dadurch die Präzision der Interferometer verbessern? Gerade im Kontext der LISA Mission ist dies besonders wichtig, da die Interferometer in LISA mit Pikometer-Genauigkeit arbeiten müssen.

Welcher Forschungsfrage gehen Sie dabei konkret nach?

Der Haupt-Fokus liegt derzeit darauf, die Kreuzkopplung von Satelliten-Bewegungen in die interferometrische Längenänderungsmessung im Detail zu verstehen. Obwohl die Satelliten der LISA Mission sich sehr ruhig entlang ihrer Orbits bewegen werden, wird es doch ganz leichte restliche Zitterbewegungen geben – wir sprechen hier von Nanometer- und Nanoradian-Bewegungen. Auch wenn diese an sich sehr klein sind, sind sie doch groß und störend im Vergleich zu den Pikometer-Längenänderungen, die aufgelöst werden müssen um Gravitationswellen wie geplant messen zu können. Wir untersuchen diese Kreuzkopplung mit unterschiedlichen Ansätzen: In optischen Simulationen lernen wir die Kopplung in einzelnen Interferometern zu verstehen. So können wir zeigen wie die Störungen durch Linsensysteme und kleine Veränderungen des optischen Systems (z.B. Verschiebungen der Strahlachse) reduziert werden können. Zusätzlich zeigen wir analytisch und in numerischen Simulationen, wie die Kopplungen in den einzelnen Interferometern sich zu einem gesamt-Rauschen in LISA zusammensetzt, und unter welchen Umständen wir das Rauschen fitten und subtrahieren können.

Was begeistert Sie an dem Thema?

Es ist begeisternd in einem großen internationalen Team an einer Satellitenmission wie LISA mitzuarbeiten zu können. Diese Mission selbst, ihre Komplexität, die extremen Zahlen mit denen wir täglich umgehen, die fantastische Wissenschaft die mit den LISA Daten möglich sein wird, das alles ist beeindruckend und begeisternd und ich freue mich dabei sein zu können und an dieser Mission mitwirken zu können.

Wie hilft Ihr Thema, die Grenzen des Messbaren zu verschieben?

Vor einigen Jahren haben wir zeigen können, dass die Kreuzkopplung von Satellitenbewegungen in die LISA Signale eine der größten Störquellen der LISA Mission ist und eine starke Kontrolle und Unterdrückung notwendig ist. Mit anderen Worten: ohne die Unterdrückung dieses Rauschens, würde LISA wesentlich weniger Gravitationswellen messen können. Allgemeiner gefasst, arbeiten wir daran das Verständnis von optischen Störquellen in Interferometern zu verbessern und damit ganz allgemein Präzisionsinterferometer noch exakter zu machen. Diese Verallgemeinerung ist möglich, weil viele Aspekte in unserer täglichen Arbeit sich auf andere Anwendungen und andere Interferometer übertragen lassen.

Was macht die Mitarbeit im Exzellenzcluster QuantumFrontiers besonders?

Eine Grundeigenschaft von wohl jedem Wissenschaftler und jeder Wissenschaftlerin ist der Hunger nach mehr Wissen und die Neugier nicht nur im eigenen Fachgebiet, sondern darüber hinaus. QuantumFrontiers bringt eine Vielzahl spannender Forschungsfelder zusammen: Quantenoptik, Festkörperphysik, Geodäsie, Laserentwicklung, Optische Uhren, Metrologie, Halbleiterentwicklung, natürlich Gravitationswellen-Messungen, und noch einiges mehr. Damit bringt mich QuantumFrontiers immer wieder in Berührung mit spannenden Forschungsfeldern und WissenschaftlerInnen aus den verschiedensten Gebieten. Durch QuantumFrontiers gewinne ich also stetig mehr Verständnis über den Stand der Forschung und erweitere gleichzeitig auch mein Wissenschaftliches Netzwerk, also meine Kontakte zu anderen WissenschaftlerInnen auch außerhalb meines eigenen Fachgebietes.