معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية

معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية ( معهد ألبرت أينشتاين ) هو معهد تابع لمجموعة ماكس بلانك، يهدف بحثه إلى دراسة نظرية النسبية لأينشتاين وما وراءها، بما في ذلك الرياضيات ، والجاذبية الكمومية ، والنسبية الفيزيائية الفلكية، وعلم فلك موجات الجاذبية . تأسس المعهد عام ١٩٩٥، ويقع في مجمع بوتسدام للعلوم في غولم، بوتسدام ، وفي هانوفر حيث يتعاون بشكل وثيق مع جامعة لايبنيز هانوفر . يتألف فرعا المعهد في بوتسدام وهانوفر من ثلاثة أقسام بحثية، ويضمان عددًا من مجموعات البحث المستقلة.

يقوم المعهد بإجراء أبحاث أساسية في الرياضيات وتحليل البيانات والفيزياء الفلكية والفيزياء النظرية ، بالإضافة إلى أبحاث في فيزياء الليزر وتكنولوجيا الفراغ وعزل الاهتزازات والبصريات الكلاسيكية والكمية .

عندما أعلن فريق ليغو العلمي عن أول رصد للموجات الثقالية ، انخرط باحثو المعهد في نمذجة الإشارات ورصدها وتحليلها وتوصيفها. يُعد المعهد جزءًا من عدد من المشاريع والتعاونات، فهو شريك رئيسي في كاشف الموجات الثقالية GEO600 ؛ ويعمل علماء المعهد على تطوير نماذج الموجات التي تُطبق في كواشف الموجات الثقالية لرصدها وتوصيفها . كما يعملون على تطوير تقنيات الكواشف، ويحللون البيانات من كواشف فريق ليغو العلمي، وفريق فيرجو، وفريق كاجرا . ويضطلع المعهد بدور ريادي في تخطيط وإعداد كاشف LISA الفضائي (المقرر إطلاقه عام 2034)، ويشارك في تطوير الجيل الثالث من كواشف الموجات الثقالية الأرضية ( تلسكوب أينشتاين ، ومستكشف الكون ). كما يُعد المعهد لاعبًا رئيسيًا في مشروعي Einstein@Home و PyCBC .

من عام 1998 إلى عام 2015، نشر المعهد مجلة مراجعة الوصول المفتوح Living Reviews in Relativity . ^{[ 1 ]}

بدأ المعهد الذي تم تأسيسه حديثًا عمله في أبريل 1995 ويقع في بوتسدام-جولم منذ عام 1999. ^{[ 2 ]}

في عام ٢٠٠٢، افتتح المعهد فرعاً له في جامعة هانوفر، متخصصاً في تحليل البيانات وتطوير وتشغيل أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية على الأرض وفي الفضاء. وقد انبثق معهد هانوفر من معهد فيزياء الذرة والجزيء (AMP) التابع لجامعة هانوفر، والذي أنشأه قسم الفيزياء عام ١٩٧٩.

يركز المعهد في أبحاثه على مجال النسبية العامة ، ويشمل ذلك الفيزياء الثقالية النظرية والتجريبية ، والجاذبية الكمومية ، وعلم الفلك متعدد الوسائط ، وعلم الكونيات . ويولي المعهد اهتمامًا بالغًا لعلم فلك الموجات الثقالية ، حيث تعمل خمسة من أقسامه الستة على جوانب مختلفة من هذا المجال البحثي. وتشمل المواضيع البحثية الرئيسية ما يلي:

• نمذجة المصادر ( النجوم النيوترونية الثنائية، الثقوب السوداء الثنائية ، الثنائيات المختلطة، انهيار النواة النجمية )
• العمل التجريبي على أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية - سواء على الأرض أو في الفضاء
• حل مسألة الجسمين في النسبية العامة
• الحلول التحليلية والرقمية لمعادلات أينشتاين
• تطوير وتنفيذ خوارزميات تحليل البيانات لعمليات البحث عن موجات الجاذبية
• تحليلات متابعة لاستنتاج خصائص مصادر موجات الجاذبية
• عمليات بحث عن الجسيمات والتفاعلات الأساسية التي تتجاوز النموذج القياسي

كل هذه الجهود تُمكّن من ظهور نوع جديد من علم الفلك ، والذي بدأ مع أول اكتشاف مباشر للموجات الثقالية على الأرض.

ويعمل علماء المعهد أيضاً على توحيد النظريات الأساسية للفيزياء - النسبية العامة وميكانيكا الكم - في نظرية للجاذبية الكمومية .

• يقوم قسم النسبية الفيزيائية الفلكية والكونية التابع لأليساندرا بونانو ^{[ 3 ]} في معهد الفيزياء الفلكية بوتسدام بحل مسألة الجسمين في النسبية العامة تحليليًا وعدديًا ، ويتنبأ بإشارات موجات الجاذبية المنبعثة من الأنظمة الثنائية المكونة من ثقوب سوداء ونجوم نيوترونية . يستخدم أعضاء القسم نماذج الموجات هذه لاستنتاج معلومات فيزيائية فلكية وكونية ، ويجرون اختبارات للنسبية العامة ، باستخدام بيانات من كاشفات موجات الجاذبية .
• يدرس قسم الفيزياء الفلكية النسبية الحاسوبية التابع لماسارو شيباتا ^{[ 4 ]} في معهد الفيزياء الفلكية بوتسدام اندماج الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية وانهيار النوى النجمية . كما يعمل القسم على جوانب أكثر جوهرية من النسبية العامة باستخدام الأدوات العددية .
• يعمل قسم الجاذبية الكمومية والنظريات الموحدة ^{[ 5 ]} (المدير بالنيابة منذ أغسطس 2020: أليساندرا بونانو ) في معهد بوتسدام للفيزياء الفلكية على تطوير نظرية كمومية للجاذبية ، تستند إلى نظرية المجال المطابق ، ونظرية الأوتار ، والجاذبية الفائقة والتناظرات .
• يركز قسم كارستن دانزمان ، المتخصص في قياس التداخل الليزري وعلم فلك الموجات الثقالية ^{[ 6 ]} في معهد ألبرت أينشتاين في هانوفر، على تطوير وتشغيل أجهزة الكشف عن الموجات الثقالية على الأرض وفي الفضاء. ويشمل ذلك تجارب معملية في مجال البصريات الكمومية وفيزياء الليزر .
• يدرس قسم النسبية الرصدية وعلم الكونيات ^{[ 7 ]} التابع لبروس ألين في معهد أينشتاين للفيزياء الفلكية في هانوفر، النتائج الرصدية للنسبية العامة ، بما في ذلك البحث عن إشارات موجات الجاذبية وتحليلها في بيانات من أجهزة الكشف الأرضية ، بالإضافة إلى تشغيل مشروع أينشتاين@هوم . كما يعمل القسم على البحث عن النجوم النابضة بأشعة غاما والنجوم النابضة الراديوية ، وعلى الجوانب النظرية للثقوب السوداء.
• يركز قسم قياس التداخل الدقيق والتفاعلات الأساسية ^{[ 8 ]} في معهد الفيزياء الفلكية في هانوفر، بقيادة غيدو مولر، نشاطه على LISA وغيرها من علم الفلك القائم على الموجات الثقالية من الفضاء والأرض وعلى عمليات البحث عن التفاعلات الأساسية التي تتجاوز النموذج القياسي باستخدام الطرق البصرية الليزرية.

• بروس ألين (معهد الدراسات المتقدمة هانوفر، 2007-حتى الآن)
• أليساندرا بونانو (AEI بوتسدام، 2014 إلى الوقت الحاضر)
• كارستن دانزمان (معهد الدراسات المتقدمة هانوفر، 2002-حتى الآن)، نائب المدير الإداري ^{[ 9 ]}
• يورغن إيلرز (معهد بوتسدام للأبحاث التطبيقية، المدير المؤسس، 1995-1998)
• غيرهارد هويسكين (AEI بوتسدام، 2002-2013)
• غيدو مولر (معهد الدراسات المتقدمة في هانوفر، 2022-حتى الآن) ^{[ 10 ]}
• هيرمان نيكولاي (AEI بوتسدام، 1997-2020)
• برنارد ف. شوتز (معهد أمريكان إنتربرايز بوتسدام، المدير المؤسس، 1995-2014)
• ماسارو شيباتا (معهد بوتسدام للهندسة المعمارية، 2018-حتى الآن)، المدير الإداري ^{[ 9 ]}

تُجري مجموعات ماكس بلانك الشريكة أبحاثًا في مجالات تتداخل مع مجالات معهد ماكس بلانك المضيف السابق. وقد أُنشئت هذه المجموعات لدعم العلماء الشباب العائدين إلى بلدانهم الأصلية بعد فترة بحثية في معهد ماكس بلانك. ^{[ 16 ]}

يضم معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية مجموعة شريكة واحدة لماكس بلانك: ^{[ 17 ]}

• في المعهد الهندي للتكنولوجيا في كانبور ، الهند، بالتعاون مع قسم "الجاذبية الكمية والنظريات الموحدة".

يشارك المعهد في مدرستين بحثيتين دوليتين تابعتين لمؤسسة ماكس بلانك (IMPRS). تُعدّ هاتان المدرستان البحثيتان برنامجين للدراسات العليا تُديرهما معاهد ماكس بلانك بالشراكة مع جامعات محلية، وتمنحان درجة الدكتوراه. وتتعاون المدرسة البحثية الدولية المعنية بالجوانب الرياضية والفيزيائية للجاذبية وعلم الكونيات ونظرية الحقل الكمومي مع معهد الرياضيات بجامعة بوتسدام ، ومعهد الفيزياء بجامعة هومبولت ، والمعهد الهندي للتكنولوجيا في بومباي ، ومعهد تشيناي للرياضيات ، ومعهد الفيزياء النظرية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ^{[ 39 ].}

يُدار برنامج IMPRS لعلم فلك موجات الجاذبية من خلال فرعين متعاونين، أحدهما في هانوفر والآخر في بوتسدام-غولم. يتعاون فرع هانوفر مع جامعة لايبنيز هانوفر ومركز ليزر هانوفر إلكترون فولت . ^{[ 40 ]} أما فرع بوتسدام فيتعاون مع جامعة هومبولت وجامعة بوتسدام ومعهد لايبنيز للفيزياء الفلكية . ^{[ 41 ]} كما يتعاون مع برنامج IMPRS للجوانب الرياضية والفيزيائية للجاذبية وعلم الكونيات ونظرية الحقل الكمومي (أيضًا في معهد الفيزياء الفلكية بوتسدام)، وبرنامج الماجستير في الفيزياء الفلكية بجامعة بوتسدام ، وشبكة الفيزياء الفلكية بوتسدام ، ومعهد يوكاوا للفيزياء النظرية بجامعة كيوتو ، وجامعة ميريلاند . ^{[ 42 ]}

يُقدّم المعهد دورةً سنويةً في فصل الربيع لمدة أسبوعين لأربعين طالبًا دوليًا في الرياضيات والفيزياء . ^{[ 43 ]} وتُغطي المحاضرات والتمارين والمناقشات في كل عام مواضيع مختلفة من مجالات خبرة المعهد البحثية. ويُلقي المحاضرات باحثون من المعهد.

تأسست مدرسة يورغن إيلرز الربيعية في عام 2000 وسميت على اسم المدير المؤسس للمعهد يورغن إيلرز .

• الصفحة الرئيسية لمعهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية
• موقع أينشتاين الإلكتروني – موقع توعوي يستضيفه المعهد حول نظريات النسبية لألبرت أينشتاين
• موقع اتحاد LISA الإلكتروني الذي يستضيفه المعهد

52°24′59″ شمالاً 12°58′9″ شرقاً / 52.41639° شمالاً 12.96917° شرقاً / 52.41639; 12.96917