Infos zu den Exponaten

Direkt am Eingang zur Ausstellung steht den Besuchern ein Mitarbeiter für Fragen zur Ausstellung, der Verwendung der Exponate und Experimente sowie allgemein zur Physik und Astronomie zur Verfügung.

Direkt am Informationsstand kann man sich auch über die "Macher" der Ausstellung informieren.

Besucher befinden sich in der Magistrale (M) zwischen dem Physikalischen Institut (PI) und dem Kirchhoff-Institut für Physik (KI).

In der Magistrale könne sich Besucher allgemein über die Entstehung der Relativitätstheorie informieren und erste Erfahrungen in Sachen "gekrümmter Raum" sammeln. Von dort zweigt die Ausstellung in zwei Themenbereiche ab: das Physikalische Institut zeigt Exponate und Informationen zu verschiedensten Anwendungen der Relativitätstheorie während das Kirchhoff-Institut Informationen zum Thema "Gravitationswellen" bereitstellt.

Diese Schautafel erklärt, welche Gedanken Einstein zur Entwicklung der allgemeinen Relativitätstheorie geführt hatten.

Vier wichtige Aspekte hatte Einsteins Theorie vorhergesagt bzw. richtig beschrieben, alle wurden inzwischen bestätigt: die Gravitations-Zeitdehnung, die Perihel-Drehung des Planeten Merkur, die Lichtablenkung und die Lichtlaufzeit-Verzögerung im Gravitationsfeld. Details kann man auf dieser Schautafel erfahren.

Mit diesem Demonstrationsversuch fällt es vielleicht leichter, sich einen gekrümmten Raum vorzustellen. Auf einer Ebene und der Oberfläche einer Kugel gilt es, Abstände und Winkel zu messen und die daraus auf zu zugrunde liegende Geometrie des Raumes zu schließen.

Vier kurze Filme geben in anschlaulicher und verständlicher Form Antworten auf die Fragen, wie Gravitation die Bahnen von Objekten und sogar von Lichtstrahlen verändert, wie man sich einen gekrümmten Raum vorstellen kann oder wie Raumkrümmung und Zeitdehnung den Weg eines Lichtstrahls in der Nähe eines schwarzen Lochs beeinflussen.

Der Infofilm zeigt den Versuchsalltag am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM). Zusätzlich ist ein Modell der Fallkapsel ausgestellt, in der am ZARM verschiedenste Experimente in nahezu perfekter Schwerelosigkeit durchgeführt werden. Ein Rollup erklärt, warum diese Experimente durchgeführt werden.

Die Infowand erklärt, wie man die Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorei mit Hilfe von Materiewellen überprüft. Dei Experimente werden vor allem mit sogenannten "Bose-Einstein Kondensaten" durchgeführt.

Die Station informiert in einem Infofilm über die Satellitenmission "Gaia". Dieser Satellit vermisst derzeit die dreidimensionale Struktur unserer Milchtraße und die Bewegung ihrer Sterne. Ein Highlight ist ein detailiertes Modell des Satelliten.

Diese Station beschreibt, wie man mit schnell rotierenden Neutronensternen die Allgemeine Relativitätstheorie testen kann und immer noch testet. Diese speziellen "Sterne" nennt man auch "Pulsare", da sie bei ihrer Rotation ein pulsierendes Signal aussenden, das man mit Radioteleskopen aufzeichnen kann. An der Station kann man das Signal einiger besonderer Pulsare mit einem Kopfhörer anhören.

An dieser Station erklären vier verschiedene Animationen die Auswirkungen der Erkenntnis, dass die Lichtgeschwindigkeit stets exakt gleich ist. Was geschieht, wenn sich eine Uhr fast so schnell wie das Licht bewegt, was würden wir wahrnehmen? Zur Verfügung stehen vier Computer, an denen die Effekte erklärt werden.

Auf dieser Infowand wird beschrieben, wie sich die sogenannten "Dunkle Materie" auf die Ausbreitung von Licht auswirkt und wie man diesen Efffekt nutzen kann, um die dreidimensionale Struktur des Universums zu erforschen. Der "Gravitationslinseneffekt" sorgt hierbei für spektakuläre Bilder aus dem Tiefen des Universums.

Gravitation wirkt sich auch auf die Ausbreitung von Licht aus. Lichtstrahlen, die ein massereiches Objekt passieren, werden durch die Schwerkraft zu diesem Objekt hin gelenkt. Dieser sogenannte Gravitationslinseneffekt sorgt für spektakuläre Bilder aus dem Kosmos. An dieser Station kann man diesen Effekt mit einer Glaslinse ziemlich realistisch simulieren.

Mit diesem Spiel soll man den Einfluß der Gravitation schwarzer Löchern auf die Bewegung von Sternen spielerisch erfahren. Die Spieler müssen "ihre" schwarzen Löcher geschickt bewegen und daduch umherfliegende Sterne jeweils in die gegnerische Spielfläche katapultieren.

An dieser Station wird das Thema "Raumzeitkrümmung" auf verschiedene Arten visualisiert. Ein großer Schirm veranschaulicht die Krümmung der Raumzeit in der Nähe eines schwarzen Lochs. Auf dem Schirm ist der Weg von Lichtstrahlen in der Nähe eines Schwarzen Lochs nachvollziehbar. Auf zwei Tablet-Computern laufen interaktive Experimente zur relativistischen Bildverzerrung, zwei weitere Tablets halten Erklärungsfilme zu relativistischen Bildeffekten in der Nähe eines schwarzen Lochs oder bei einem relativistischen Sternenflug bereit.

Licht ist immer gleich schnell - egal, ob wir einem Lichtstrahl hinterherlaufen oder ihm entgegenfliegen. Diese Erkenntnis Einsteins war eine Grundlage seiner spezielle Relativitätstheorie. Könnten wir nahezu mit Lichtgeschwindigkeit reisen, so hätte das durchaus interessante Konsequenzen für unsere Wahrnehmung. Diese Station erklärt welche. Auf einem Fahrrad kann man eine simulierte Fahrt durch die Tübinger Altstadt unternehmen und die Auswirkungen selbst erfahren. Je schneller man tritt mehr nähert man sich der Lichtgeschwindigkeit, die in der Simualtion auf 30 km pro Stunden herabgesetzt wurde.

Das Modell erklärt anschaulich, wie eine Gravitationswelle den Raum verzerrt. Der Besucher kann anschaulich verstehen, wie sich die Abstände von Objekten verändern und was dabei (nicht) mit der Erde passiert. Dieses Verhalten nutzt man für den Nachweis von Graviationswellen aus. Deren Quelle wird auf der tafel KI2 erklärt.

Wie Graviationswellen entstehen und was Wissenschaftler damit anfangen können kann man auf dieser Tafel erfahren.

Hier erfährt man, was eine Graviationswelle eigentlich ist, wie sie sich verhält und was mit einer Gravitationsquelle passiert, die Strahlung aussendet und wie man Graviaitonswellen nachweisen kann.

Mit Hilfe der beiden Computer dieser Station werden Gravitationswellen hörbar gemacht. Nach einer kleinen Schulung kann man ausprobieren, ob man das Signal einer Gravitationswelle erkennen würde. Direkt gegenüber kann man mit Hilfe einer interaktiven Simulation die Anordnung sogenannter Binärpulsare ändern und damit die Abstrahlung von Graviationswellen beeinflussen. Diese Änderungen könnte man auf der Erde anhand der von den rotierenden Pulsaren abgestrahlten Radiowellen messen.

Das Satellitensystem LISA wird Laserstrahlen über Millionen Kilometer hin- und herschicken, um plötzliche Veränderungen der Abstände der Satellliten durch Graviationswellen zu messen. Wie schwierig es ist, Laserstrahlen punktgenau über derartige Distanzen zu schicken, soll man mit diesem Spiel erfahren: einen Laserstrahl muss man mit der Hand möglichst lange auf einen Ziepunkt halten. Je länger man das in einer Minute schafft, desto größer ist die erreichte Punktzahl.

Graviationswellen ändern Abstände im Raum. Das passiert zeitlich auf eine charakteristische Art und Weise, die viel über die Quelle(n) der Welle verrät. Was mit dem eigenen Köper passiert würde er den Veränderungen im Raum folgen können, das kann man hier sehen. Das eigene Vidoebild wird von einer Graviationswelle unterschiedlich durchgeschüttelt, je nachdem, von welchem Signal man getroffen wird.

Diese Infotafel erklärt, was Gravitationswellen bewirken bzw. was sie mit dem Raum anstellen, den sie durchqueren.

Dieses Mini-Laserinterferometer funktioniert wirklich: ein Laserstrahl wird in zwei Teilstrahlen aufgespalten, die zwei unterschiedlich lange Strecken durchlaufen und anschließend wieder zusammengeführt werden. Auf einem Schirm kann man das enstehende Interferenzmuster beobachten. Kleinste Veränderungen im Abstand führen sofort zu Änderungen des Interferenzmusters. Mit dieser Methode kann man Graviationswellen nachweisen.

Beonders schwierig ist bei erdgebundenen Laserinterferometern die Aufhängung der Spiegel, die die Laserstrahlen reflektieren. Sie dürfen nur der von einer Graviationswelle verursachten Bewegung folgen, Störungen aus der Umgebung müssen hingegen unterdrückt werden. Ein Möglichkeit sind sog. Wirbelstrombremsen, deren Wirkung in dem zweiten Modell demonstriert wird.

Das Satellitensystem LISA wird voraussichtlich 2013 starten und Gravitationswellen vom Weltraum aus messen. Die drei Satelliten werde sich in Millionen Kilometer Anstand befinden und damit neue Arten von Graviatationswellen nachgewiesen werden können, die von elementaren Vorgänge im Kosmos herrühren, vielleicht sogar Gravitationswellen, die im Urknall selbst erzeugt wurden. An dieser Station erhält man viele Informationen zu LISA und die besonderen technischen Herausforderungen.