Am 11. Februar 2016 haben Wissenschaftler des Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatoriums (LIGO) Geschichte geschrieben, als sie die erste Detektion von Gravitationswellen ankündigten. Ursprünglich von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie vor einem Jahrhundert vorhergesagt, sind diese Wellen im Wesentlichen Wellen in der Raumzeit, die durch große astronomische Ereignisse gebildet werden - wie die Fusion eines binären Schwarzen Lochpaares.
Diese Entdeckung eröffnete nicht nur ein aufregendes neues Forschungsfeld, sondern öffnete auch die Tür zu vielen interessanten Möglichkeiten. Eine solche Möglichkeit besteht laut einer neuen Studie eines Teams russischer Wissenschaftler darin, dass Gravitationswellen zur Übertragung von Informationen verwendet werden könnten. Ähnlich wie elektromagnetische Wellen zur Kommunikation über Antennen und Satelliten verwendet werden, könnte die Zukunft der Kommunikation auf der Schwerkraft beruhen.
Die Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht wurde Klassische und Quantengravitationwurde von Olga Babourova, Professorin an der Moskauer Pädagogischen Staatsuniversität (MPSU), geleitet und umfasste Mitglieder der Staatlichen Technischen Universität für Automobil- und Straßenbau in Moskau (MADI) und der Volksfreundschaftsuniversität Russlands (RUDN).
Für ihre Studie führte das Team eine dreistufige Studie durch, um festzustellen, ob GWs codiert und zur Übertragung von Informationen verwendet werden können. In der ersten Phase analysierten sie die Eigenschaften von GWs in einem verallgemeinerten affinmetrischen Raum (eine dreidimensionale algebraische Konstruktion, die unabhängig von Vektoren oder Ursprungspunkten ist). Dies ähnelt der Bewertung der Eigenschaften elektromagnetischer Wellen (und der Allgemeinen Relativitätstheorie) unter Verwendung der als Minowski-Raumzeit bekannten vierdimensionalen Mannigfaltigkeit.
Dies ermöglichte es dem Team, von ihrer mathematischen Interpretation von GWs zu ihrer Beschreibung im realen Raum überzugehen. In der zweiten Phase versuchten die Forscher festzustellen, ob sich verschiedene Funktionen der Zeit im Verlauf der Wellenverteilung ändern würden oder nicht. Sie fanden heraus, dass die Eigenschaften einer Welle an der Quelle eingestellt und dann an einer zweiten Quelle unverändert decodiert werden konnten.
In der dritten Stufe testeten die Forscher, ob ihre nichtmetrische Struktur von Gravitationswellen zur Codierung eines Informationssignals verwendet werden kann. Daraus ermittelten sie, dass von den vier Dimensionen einer Welle (drei räumliche Dimensionen und eine Zeitdimension) drei verwendet werden konnten, um ein Informationssignal mit nur einer Funktion zu codieren, während die vierte mit zwei Funktionen codiert werden konnte.
Als Nina V. Markova - eine Assistenzprofessorin am C.M. Nikolsky Mathematical Institute, Mitarbeiter von RUDN und Mitautor der Studie - zusammengefasst in einer aktuellen Pressemitteilung von RUDN:
"Wir haben festgestellt, dass Wellen mit Nichtmetrizität Daten ähnlich wie die kürzlich entdeckten Krümmungswellen übertragen können, da ihre Beschreibung beliebige Funktionen verzögerter Zeit enthält, die in der Quelle solcher Wellen codiert werden können (in perfekter Analogie zu elektromagnetischen Wellen)."
Insgesamt hat das Team gezeigt, dass es aufgrund ihrer mathematischen Darstellung Funktionen mit Gravitationswellen gibt, die im Prozess der Wellenverteilung unveränderlich bleiben. Dies bedeutet, dass es möglich sein könnte, Informationen in diesen Wellen auf die gleiche Weise zu codieren, wie wir seit über einem Jahrhundert elektromagnetische Wellen verwenden, um codierte Informationen über Funksignale zu übertragen.
Wenn Wissenschaftler also eine Methode entwickeln können, um Informationen in eine Gravitationswellenquelle zu integrieren, können sie diese unverändert an jeden Punkt im Raum übertragen. Dies hätte enorme Auswirkungen auf die Kommunikation im Weltraum, wo Satelliten und zukünftige Raumstationen Informationen mithilfe von Funk-, optischen und / oder Gravitationswellensignalen übertragen könnten.
Eine weitere aufregende Gelegenheit für die Zukunft der Weltraumforschung. Möglich wurde dies alles durch ein Feld wissenschaftlicher Forschung, das in nur wenigen Jahren exponentiell gewachsen ist.
