Verbund: 05A2020 - 3G-GWD: Gravitationswellen-Teleskop der dritten Generation; Thema: Reduzierung seismischen Rauschens

Abstract

Das geplante Einstein Teleskop, welches in Europa gebaut werden soll, ist ein Gravitationswellendetektor der 3. Generation. Um die nötigen Genauigkeiten der Messungen zu erreichen, ist es wichtig, Störfaktoren und Rauschen soweit wie möglich zu unterdrücken oder zu kompensieren. Im Teilprojekt der Universität Münster wurde daher das Hauptaugenmerk auf die Vorhersage der Ankunftszeiten der seismischen Wellen von lokalen bis zu teleseismischen Erdbeben gelegt. Dazu wurden Programme des maschinellen Lernens genutzt und mit vorhandenen seismischen Ereignissen trainiert. Es stellte sich jedoch schnell heraus, dass die Trainingsdatensätze zu klein sind, um genaue Ergebnisse zu bekommen. Daher wurde in dem Projekt vor allem Methoden zur Vergrößerung des Trainingsdatensatzes entwickelt. Zwei Methoden stellten sich als vielversprechend heraus: 1. Eine Methode, basierend auf maschinellem Lernen, mit der das Rauschen auf seismische Spuren verringert werden kann, welches sich für beobachtete Daten eignet und 2. Erstellung eines großen Datensatzes, durch Modellierung von synthetischen Daten, bei denen die Herdparameter der Erdbeben variiert werden, um so eine Vielzahl von Ereignissen zum Trainieren der Programme zu erhalten. Andere Methoden, die bei gemessenen Daten genutzt werden könnten, z.B. Einfügen von kleinen Zeitverschiebungen in echte Daten oder Clusterbildung und Variationen im Cluster, müssen noch weiter getestet und weiterentwickelt werden. Die ersten beiden Methoden werden in der Universität Münster in den Arbeitsgruppen Seismologie und Astroteilchenphysik weiterentwickelt und verbessert. Das seismische Experiment musste wegen der Corona Pandemie leider immer wieder verschoben werden und wurde am Ende der Projektlaufzeit durchgeführt. Die Daten werden jetzt nach Ende des Projektes in der Seismologie Arbeitsgruppe in Münster und Hamburg ausgewertet, es sind jedoch noch keine Ergebnisse vorhanden. In einer Masterarbeit in der Astroteilchenphysik an der Universität Münster wurde ein kleines Modell eines Gravitationswellendetektors gebaut und getestet. Dieses Modell eignet sich hervorragend für Aktivitäten der Öffentlichkeitsarbeit und zur Nutzung in Vorlesungen. Datei-Upload durch TIB