Neutrino-ForschungDas LSD der Teilchenphysik

Sind Neutrinos schneller, als Einstein erlaubt? Das legen irritierende Messungen nahe. Die Naturgesetze müssen dennoch nicht umgeschrieben werden. von 

Albert Einstein Relativitätstheorie Cern Neurionos Lichtgeschwindigkeit

Ein Forscher arbeitet in einem Kontrollraum am Kernforschungszentrum Cern in Genf.  |  © Fabrice Coffrini/AFP/Getty Images

Angesichts der womöglich bedeutendsten physikalischen Entdeckung des Jahrhunderts ist der typische Reflex des Wissenschaftlers: Skepsis . "Je größer eine Neuigkeit, umso weniger kann man sie glauben", sagt Heinrich Päs . Dabei hätte der Physiker der TU Dortmund allen Grund zur Euphorie. Schließlich passt seine eigene Theorie perfekt zu der Nachricht, dass möglicherweise erstmals in der Geschichte der Physik eine Überlichtgeschwindigkeit gemessen wurde.

Am Freitag vergangener Woche haben Physiker am europäischen Kernforschungszentrum Cern die Sensationsmeldung verkündet: Winzige Elementarteilchen, die sogenannten Neutrinos, bewegen sich offenbar schneller, als Einstein erlaubt! Ihm zufolge ist die Lichtgeschwindigkeit das absolute kosmische Tempolimit. Darauf basiert die Relativitätstheorie und mithin unser modernes Verständnis von Raum und Zeit. Die Neutrinos aber scheinen nicht mitzuspielen.

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Auf ihrem Weg vom Cern in Genf bis zu einem unterirdischen Labor im Gran-Sasso-Massiv in den italienischen Abruzzen erwiesen sich die winzigen Elementarteilchen als Temposünder: Im Opera-Experiment legten sie die rund 730 Kilometer lange Strecke unter den Alpen hindurch in etwa 2,43 Millisekunden zurück; das entspräche einer Geschwindigkeit von 299.798.454 Metern pro Sekunde – 0,002 Prozent schneller als die Lichtgeschwindigkeit !

Nun steht die physikalische Welt Kopf. Schon spekulieren Zeitungen über das Ende der Relativitätstheorie und die Möglichkeit von Zeitreisen. Zieht es unserem gewohnten Weltbild den Boden unter den Füßen weg?

Heinrich Päs sieht die Sache eher gelassen. Zwar hat der Theoretiker schon vor zwei Jahren postuliert, dass Neutrinos unter bestimmten Bedingungen schneller als Licht erscheinen könnten. Doch aus verschiedenen Gründen hält er die jetzige Aufregung vor allem für ein mediales Phänomen. "Zunächst muss dieses Ergebnis von einer anderen Gruppe bestätigt werden, bevor man es für gesichert halten darf", sagt Päs. Auch er weiß, wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, dass diese "Revolution" genauso endet wie all die anderen Umsturzversuche, die es in den vergangenen Jahren in der Physik gegeben hat: Sie erledigten sich über kurz oder lang von selbst.

Wer etwa erinnert sich noch an den Rummel um die neue, "fünfte" Grundkraft der Physik, die im April dieses Jahres angeblich am Teilchenbeschleuniger Tevatron nahe Chicago entdeckt wurde? Schon im Juni kam die Ernüchterung: Die Ergebnisse aus Chicago waren nicht haltbar, die Physiker hatten offenbar subtile Fluktuationsprozesse bei ihren hochsensiblen Experimenten übersehen. Ähnlich erging es in den neunziger Jahren dem Kölner Physiker Günter Nimtz, der mit der Behauptung Aufsehen erregte, er könne eine Mozart-Sinfonie schneller als Licht übertragen – auch das erwies sich bei näherem Hinsehen als Artefakt seiner Versuchsanordnung.

Leserkommentare
  1. Wir leben wahrlich in aufregenden Zeiten.

    Wie sieht das denn nun aus? Wuerde das, wenn es denn korrekt waere, nun die Stringtheorien unterstuetzen oder doch eher die Theorie der Schleifenquantengravitation?

    Zur Anwendung. Gibts doch schon. Man kann ja nun vom Cern nach Italien morsen, zumindest prinzipiell. Und das ganze mit "Ueberlichtgeschwindigkeit".

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    • tuxman
    • 01. Oktober 2011 17:27 Uhr

    Es würde eher die Schleifenquantengravitation stützen, aber das ist nur eine Tendenz, eigentlich unterstützt es keines von beidem. Die Schleifenquantengravitation erkennt die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nicht an, sagt allerdings aus, das kurzwelliges Licht etwas schneller sei als langwelliges, das konnte aber bisher nicht nachgewisen werden. Die Stringtheorie hingegen ist überhaupt keine wissenschaftliche Theorie, denn sie ist nicht überprüfbar.

    Der Artikel enthält übrigens einen Fehler erst wird behauptet, Neutrinos hätten eine Masse(was richtig ist), und dann wird gesagt sie würden nur mit der schwachen WW wechselwirken, aber wenn sie Masse besitzen müssen sie auch der Gravitation unterliegen.

  2. Haben die Neutroinos nun nach Meinung des Autors eine Abkürzung genommen oder sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegt?

    Wieso sind Zeitreisen möglich, wenn die Lichtgeschwindigkeit nicht das Limit ist? Wären dann nicht die Theorien, daß Zeitreisen möglich, sind nicht selbst hinfällig, weil diese auch darauf basieren, daß die Lichtgeschwindigkeit das Limit ist?

    • tuxman
    • 01. Oktober 2011 17:27 Uhr

    Es würde eher die Schleifenquantengravitation stützen, aber das ist nur eine Tendenz, eigentlich unterstützt es keines von beidem. Die Schleifenquantengravitation erkennt die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nicht an, sagt allerdings aus, das kurzwelliges Licht etwas schneller sei als langwelliges, das konnte aber bisher nicht nachgewisen werden. Die Stringtheorie hingegen ist überhaupt keine wissenschaftliche Theorie, denn sie ist nicht überprüfbar.

    Der Artikel enthält übrigens einen Fehler erst wird behauptet, Neutrinos hätten eine Masse(was richtig ist), und dann wird gesagt sie würden nur mit der schwachen WW wechselwirken, aber wenn sie Masse besitzen müssen sie auch der Gravitation unterliegen.

    Antwort auf "Interessant"
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    ...was noch nicht nachgewiesen ist, obwohl allen Erwartungen auf Grund wissenschaftlichen Theorien zur Folge, eine winzig kleine Masse haben müssten.

    Abwarten empfohlen.

    • Trebo
    • 01. Oktober 2011 18:46 Uhr

    der aufgrund der geringen Entfernung zwichen CERN und dem Labor in den Abruzzen aufgetreten sein wird. Die Messung hat ledigliche eine Differenz von 0,002% ergeben.
    Die Schlußfolgerung für den Laien würde einen möglichen Messfehler ergeben oder wurden die Gravitation und Schwerkraft als mögliche weitere Faktoren nicht berücksichtigt.
    Es wird abzuwarten sein diesen Laborversuch zu verifizieren!

    Eine Leserempfehlung
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    Man sollte wirklich mehr Menschen dazu ermutigen, sich die 1-stündige Präsentation mit nachfolgendem Question & Answer anzuschauen, oder zumindest dort gelieferte Fragen und Information in einem Artikel zusammenzufassen.

    Allein in dem genannten Q&A wurden u.a. behandelt:
    - Einfluss der Mondanziehung auf die geometrischen Daten: Messungen über mehrere Jahre, zyklische Auswirkung, kein ausschlaggebender Faktor
    - Erdrotation: Süd-Nord-Unterschied der beiden Punkte und daraus folgende Rotationsgewschwindigkeiten - Einfluss weit unter nano-Sekunden Level
    - ob die 20cm Genauigkeit der GPS-Messung einer üblichen Genauigkeit entspricht: tut sie nicht, theoretisch sind genauere Messungen im Bereich von pico-Sekunden möglich, nur fanden sie in diesem Fall unter erschwerten Bedingungen statt (XYZ-Koordination unter der Erde) und es war gar kein Interesse an solcher Genauigkeit da
    - mögliche Fluktuationen des Protonen-Beams zur Myonerzeugung
    - Verzögerungsstatistik (Konstanz der Verzögerung) und nicht vorher eingerechnete Verzögerungen: cross-checks mit dem im Vortrag erläuterten common-view mode, Auswertung der Verzögerung über mehrere Monate/Jahre, insbesondere während der Kalibrierung
    - Genauigkeit der Startzeit und dazugehörige statistische Auswertung
    - Kalibrierung der Schnittstellen und Uhren

    -Fortsetzung folgt-

    • Rychard
    • 02. Oktober 2011 1:16 Uhr

    Zeitreisen und Geschichts- oder Zukunftsreisen sind nicht das Selbe. Ich glaube, ein Zeitreisender würde sich sehr wundern, wie wenig das Phenomen Zeit mit einem Kalender oder einer Uhr zu tun hat und "wann" er ankommt.

  3. 6. Fehler

    In dem Artikel stecken ein paar Fehler:
    Die Vereinheitlichung von Quantenphysik und Relativitätstheorie ergäbe nicht die "Große Vereinheitlichende Theorie" (die vereinigt nur Elektromagnetismus, starke und schwache Wechselwirkung), sondern die "Theorie von allem" oder Weltformel, was durchaus ein Unterschied ist.
    Physiker glauben nicht aus Symmetrierwägungen an Extradimensionen, sondern weil die String- bezw. M-Theorie nur mit 10-11 Dimensionen funktioniert. Die Schleifenquantengravitation braucht nicht unbedingt Zusatzdimensionen, bietet aber andere Erklärungen für die überlichtschnellen Neutrinos.
    Die starke Wechselwirkung betrifft eigentlich nur Quarks, während die elektromagnetische Kraft auch Elektronen, Myonen und Taus betrifft. Außerdem befindet sich der Vergleich zwischen starker Kernkraft und den Einzelaspekten Eletrizität und Magnetismus nicht auf Augenhöhe, weshalb es heißen müsste: "reagieren nicht auf die starke Kernkraft und nicht einmal auf den Elektromagnetismus."
    Ich will nicht nörgeln, aber diese Fehler fielen mir auf, während ich den Artikel nur überflogen hatte und es steht zu befürchten, dass sich noch weitere drin befinden. Insgesamt mutet das ganze, bei allem Respekt, eher dilletantenhaft an.

  4. Auf Wunsch des Users entfernt. Die Redaktion/lv

    Eine Leserempfehlung
  5. immer wieder schön zu sehen, wie schwierig es für Journalisten ist, eine Frage einfach offen zu lassen. Viel besser lassen sich allerlei wilde Spekulationen vermarkten, noch dazu von einem Physiker der schon mal auf der Reeperbahn war.

    Es spricht also vieles dafür, dass die jetzt beobachteten Abweichungen vor allem auf ein spezielles Verhalten der Geisterteilchen unter bestimmten Bedingungen zurückzuführen sind.

    Nein, dafür spricht wirklich überhaupt nichts. Am wahrscheinlichsten ist nach wie vor, dass es sich um einen subtilen Messfehler handelt. Alles was wir haben, ist eine Geschwindigkeitsmessung mit einem Wert >c, wie um alles auf der Welt kommt der Autor darauf, VIELES spreche für ein spezielles Verhalten der Neutrinos etc.

    Im übrigen verweise ich auf

    http://profmattstrassler....

    dort ist der Fragenwust rund um das Experiment aufgedröselt.

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