Neutrino-ForschungWankt Einsteins Relativitätstheorie?

Messungen zeigen: Neutrinos übertreffen die Lichtgeschwindigkeit. Unmöglich, wenn Einsteins berühmte Formel stimmt. Fehler oder Sensation? von 

Forschungsergebnisse gibt's, die gibt es gar nicht – oder sollte es zumindest nicht geben. So geschehen auf der Strecke zwischen Genf und Gran Sasso in Italien, genauer gesagt: zwischen dem europäischen Kernforschungszentrum Cern und dem italienischen Foschungslabor INFN. 730 Kilometer lang ist die Luftlinie zwischen beiden Instituten, womöglich auch zwanzig Zentimeter mehr oder weniger – eine größere Ungenauigkeit aber schließt die Opera-Forschungsgruppe aufgrund modernster Messmethoden (unter anderem mit GPS) aus. Mit Atomuhren wurde sichergestellt, dass an beiden Enden auf die Nanosekunde genau die gleiche Zeit herrschte – dann wurden Neutrinos, winzige Elementarteilchen, von Genf nach Gran Sasso geschossen.

Damit wollten die Forscher, zu denen auch der Berner Professor Antonio Ereditato gehört, vor allem seltene Veränderungen (Oszillationen) der in drei Variationen vorkommenden Neutrinos beobachten. Doch was sie außerdem beobachteten, könnte die Grundfesten der modernen Physik erschüttern. Denn nach 15.000 Messungen scheint festzustehen: Die Neutrinos bewegen sich schneller als Licht. Das aber ist mit Einsteins spezieller Relativitätstheorie , einer der am meisten überprüften Grundfesten der modernen Physik, unvereinbar.

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"Das Ergebnis ist eine absolute Überraschung für uns gewesen", sagt Ereditato. "Wir haben monatelang gegengecheckt, aber bis jetzt haben wir keinen Hinweis darauf, was einen Messfehler verursacht haben könnte." Ereditato greift deshalb zu einem ungewöhnlichen Mittel: Er legt alle Ergebnisse offen und ruft andere Forscher auf, die Ergebnisse der am Cern beheimateten Opera-Forschungsgruppe zu widerlegen. "Wir freuen uns auf fremde Messungen, die die Natur unserer Beobachtungen erklären können."

Für Laien erscheint der Vorsprung, den Neutrinos vor dem Licht haben sollen, verschwindend gering: Es geht gerade einmal um eine Differenz von 20 ppm, also 20 parts per Million . Die Angabe meint, die Neutrinos bewegen sich um 0,002 Prozent schneller als das Licht, einen winzigen Bruchteil also. Doch liegt dieser Wert deutlich über der Messungenauigkeit der Versuchsanordnung von 0,0006 Prozent – damit ist das Ergebnis eigentlich eindeutig. "Die Lichtgeschwindigkeit als oberes Limit der Geschwindigkeit festzusetzen, erscheint sinnvoll, gerade zu Einsteins Zeiten, als kein anderes masseloses Partikel bekannt war", sagt Sergio Bertolucci, Forschungsdirektor am Cern. Neutrinos besitzen indes ebenfalls eine Ruhemasse von null.

Schon einmal maß man Neutrinos, die schneller als das Licht waren

Die elektrisch neutralen Elementarteilchen reagieren zudem so selten mit ihrer Umwelt, dass sie nach ihrer theoretischen Entdeckung zunächst als "Geisterteilchen" galten . 60 Milliarden Neutrinos pro Quadratzentimeter erreichen die Erde von der Sonne jede Sekunde. Während diese Menge die Erde ungehindert durchquert, stößt gerade einmal ein geschätztes Dutzend davon mit einem Atom im Erdinneren zusammen. Ein Neutrinostrom kann so vom einen Ende des Universums zum anderen gelangen, ohne etwa von auf seiner Bahn liegenden Planeten abgeschwächt zu werden. Aber warum Neutrinos schneller als Licht sein sollten, erklärt das nicht.

Dennoch ist es nicht das erste Mal, dass eine Neutrino-Geschwindigkeit über der des Lichts gemessen worden ist. Das im US-Bundesstaat Illinois beheimatete MINOS-Projekt veröffentlichte vor zwei Jahren ähnliche Zahlen – nur war die Messungenauigkeit bei den Experimenten größer als jetzt am Cern, sodass die Abweichung als Fehler betrachtet wurde. Vermutlich werde MINOS jetzt alles daran setzen, noch einmal und möglichst noch genauer als die Kollegen in Genf zu messen, glaubt Christian Spiering . Der Teilchenphysiker ist ein Experte für Neutrinos: Er gehört zu den Konstrukteuren des IceCube-Projektes , einem ein Kubikkilometer großen Messnetz unter dem antarktischen Eis, das die in kosmischer Strahlung enthaltenen Neutrinos messen soll.

Leserkommentare
  1. als Lichtgeschwindigkeit gibt. Warum denn nicht ????

    Nur..die Messungen stelle ich mir seltsam vor!

    ...da brauchst aber wirklich gute Stoppuhren.

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    • tuxman
    • 23. September 2011 16:54 Uhr

    aber leider dürfen Teilchen, die schneller als das Licht sind nach bisheriger Vorstellung nicht mit anderen Teilchen wechselwirken, Neutronen unterliegen aber der Gravitation und der schwachen Wechselwirkung, deshalb dürften sie nach unserer Vorstellung nicht schneller als das Licht sein. Das ist auf jeden Fall eine sehr interessante Entdeckung, die einen Grundpfeiler der Physik infrage stellt. Übrigens ist das in meinen Augen auch zehnmal wichtiger und interessanter als ein eigener Palästinenserstaat, der 1. sowieso nicht zustande kommt, und 2. nichts verändern würde.

    Ich glaube das man das eine mit dem anderen nicht unbedingt vergleichen kann! Versteh auch nicht wie Sie darauf kommen.

    ...Relativitätstheorie würde ein Körper der in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit kommt, unendlich schwer werden...

    natürlich würden die Neutrinos dann mehr Masse haben.
    Sie haben bloß keine !

    "Nichts ist schneller als das Licht - bis auf schlechte Nachrichten."

    Zu den Stoppuhren: man kann Zeit wirklich erstaunlich genau messen, genau genug für dieses Experiment.

    Das Transcript des CERN findet sich übrigens hier: http://arxiv.org/abs/1109...
    der Download des PDF findet sich oben rechts.

    ... dass NICHTS schneller sein kann, als das Licht. Nur eben eben keine Objekte die eine Masse haben.

    Würde ich mit einem Lichtstrahl an einen entfernten Himmelskörper leuchten und hier ein Objekt vor der Lichtquelle mit annähernd Lichtgeschwindigkeit bewegen, so würde sich der Schatten der auf den entfernten Himmelskörper auftrifft mit über Lichtgeschwindigkeit bewegen.

    Ich bin mir sicher, das es noch Schnelleres als Lichtgeschwindigkeit gibt. Warum denn nicht ????

    Man kann sich beliebig schnell durch den Raum bewegen. Allerdings lehrt die SRT, dass man sich dann auch schneller als gewöhnlich durch die Zeit bewegt, und zwar so, dass die Differenz der Quadrate zwischen dem zeitlichen und dem räumlichen Teil der so genannten Vierergeschwindigkeit stets gleich c² ist. Letztres setzt sich gemäß Satz des Pythagoras aus der Summe der Quadrate der räumlichen Geschwindigkeitskomponenten zusammen wie üblich.

    Also ich finde es gerade zu naheliegend, dass Teilchen, die eine Ruhmasse von Null haben, überlichtschnell seinen MÜSSEN um eine Masse = Energie zu haben.

    Durch Einsteinsformel wird die Ruh-Masse quasi unendlich, wenn man sie gegen c beschleunigt, entsprechend wird überlicht schnelle Masse Null, wenn man sie abbremst. Ich stelle mir die relation ungefähr so vor wie die - 1/x Funktion mit der Lichtgeschwindigkeit in der Mitte. Nähert man sich von links wird's unendlich, nähert man sich von rechts wird's echt klein und die beiden Kurven sind nicht verbunden, also ist auch klar, dass diese Massen nicht interagieren können.
    Aber das ist nur meine laienhafte Vorstellung

    • Samy.A
    • 09. Januar 2013 19:05 Uhr

    ...nicht an einer anderen Fortbewegungsmethode von Neutrinopartikeln liegen?

    Ich bin ja erst 14 und kenne mich nur sperrig in Quantenphysik aus,
    doch was ich weiß ist, das Licht sich in Wellen bewegt.
    Nun wäre die Frage, wie sich Neutrinopartikel bewegen.
    Wenn sie sich nicht wie das Licht im "slalon" bewegen,
    dann ist doch klar wieso das Licht erst später am Ziel ankommt.
    Wenn man eine vorgegebene Strecke im "Slalon"
    abfährt, erhöht man Automatisch die Strecke die man zurücklegen muss und somit den Zeitraum, in dem man die Strecke zurücklegen muss.
    Ich hätte es schön gefunden, wenn man die Fortbewegung von Neutrinopartikeln im Artikel berücksichtigt hätte.

    Bitte korrigiert mich, wenn ich etwas Falsches gesagt habe.
    Das ist erst mein erster Artikel.

  2. Wie dumm kommen uns die Leute vor die die Welt für eine Scheibe halten.
    Vielleicht sollten wir uns darauf vorbereiten das unser weltbild mächtig erschüttert wird, weil nicht alles auf einer Zeitachse abläuft.
    Nur mal so als Denksport

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    ... da will jemand mit Ihnen eine Wette eingehen: http://xkcd.com/955/

    • FahadA
    • 23. September 2011 16:46 Uhr

    ... eine Pressekonferenz zu den neu entdeckten Eigenschaften von Neutrinos. Sie können Sie hier live verfolgen."

    Um ehrlich zu sein, ich finde Mahmoud Abbas' Versuch, den Palaestinensern endlich einen eigenen Staat zu geben wichtiger.

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    • vuex
    • 23. September 2011 16:49 Uhr

    ... aber was hat das eine mit dem anderen zu tun, frage ich mich.

    Entfernt. Bitte beteiligen Sie sich nur, wenn Sie einen konstruktiven Beitrag zur Diskussion leisten möchten. Danke, die Redaktion/mo

    [...]

    Entfernt. Kein Artikelbezug. Die Redaktion/er

    Einfach mal nicht posten?

    [...]

    Entfernt wegen unsachlicher Inhalte. Die Redaktion/er

    • k2
    • 25. September 2011 5:19 Uhr

    werden wohl alle Wissenschaftler der Welt
    nicht das Wasser reichen können: Das sind
    empirisch imprägnierte theoretische Terme.

    • vuex
    • 23. September 2011 16:49 Uhr

    ... aber was hat das eine mit dem anderen zu tun, frage ich mich.

  3. dass Einstein nicht unbedingt Recht haben musste. Würde Mozart in unserer Zeit leben (im Gegensatz zu Frau Grasser´s Meinung ist er nicht 100 sonder 219 Jahre tod), würde ihn der Schlag treffen, wenn er in eine Großstadt käme. Was würde er z.B. zu Autos, Flugzeugen, Handys, PCs, Popmusikgegröle, Freejazz, einer DVD usw. sagen? Noch vor 50 Jahren hätten die besten Wissenschaftler dieser Welt nicht verstanden, wie Digitaluhren oder Steuergeräte in einem Auto funktionieren.
    Also warum sollte man nicht in ein paar Jahren wissen, dass man so schnell wie das Raumschiff Enterprise fliegen kann???

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    In der Wissenschaft geht es nicht um Recht haben, oder sich durchsetzen - auch wenn man das angesichts einiger Wissenschaftler wie Herrn Rahmstorff meinen könnte.

    Es geht darum falsifizierbare Theorien aufzustellen. Solange sie nicht falsizifiert werden können, Vorhersagen machen, die andere Theorien nicht gemacht haben und diese die Welt exakter beschreiben, als bisherige Theorien, gelten sie als Stand der Wissenschaft.

    Karl Popper, Logik der Forschung...

    Wissenschaft ist im Gegensatz zu den Aussagen von Herrn Rahmstorff keine demokratsiche Abstimmung von Wissenschschaftlern, bei der die Theorie, die mehr Zustimmung erhält gilt.


    Also warum sollte man nicht in ein paar Jahren wissen, dass man so schnell wie das Raumschiff Enterprise fliegen kann???

    Weil man dann in der Zeit zurückreisen kann.

    Weil man es nicht einmal schafft, die ganz ganz leichten (10^{-27} kg) Protonen auf eine Geschwindigkeit >= c zu bringen.

    Weil die SRT so vielfach bestätigt ist, in einem gigantischen Geflecht gegenseitig abhängiger Theorien und Beobachtungen eingebaut ist, dass man sie schlecht rausnehmen kann

    usw.

    "Also warum sollte man nicht in ein paar Jahren wissen, dass man so schnell wie das Raumschiff Enterprise fliegen kann???"

    Auch die Enterprise fiegt nicht schneller als das Licht. Ihre Warp-Antriebe krümmen den Raum vor ihr und dehnen den Raum hinter ihr so stark, dass eine Warpblase erzeugt wird, welche sich schneller als das Licht bewegt. Star Trek umgeht Einstein, indem es sagt, dass sich die Enterprise relativ zum Raum gar nicht bewegt, sondern die Raumzeit selbst. Deswegen brauchen die ja auch Antimaterie, um die Energie zu erzeugen, die benötigt wird, um eine solche Warpblase zu erschaffen.

    LIebe Grüße
    ein Nerd

    Und die Erde ist auch längst keine "Kugel" mehr, eher so eine Art schräg gehaltener "Bratapfel am "Spieß"...

    Jeder weiß doch inzwischen, dass die Wissenschaftserkenntnisse von heute, spätestens morgen, die von gestern sein werden!

  4. Entfernt. Bitte beteiligen Sie sich nur, wenn Sie einen konstruktiven Beitrag zur Diskussion leisten möchten. Danke, die Redaktion/mo

    • tuxman
    • 23. September 2011 16:54 Uhr

    aber leider dürfen Teilchen, die schneller als das Licht sind nach bisheriger Vorstellung nicht mit anderen Teilchen wechselwirken, Neutronen unterliegen aber der Gravitation und der schwachen Wechselwirkung, deshalb dürften sie nach unserer Vorstellung nicht schneller als das Licht sein. Das ist auf jeden Fall eine sehr interessante Entdeckung, die einen Grundpfeiler der Physik infrage stellt. Übrigens ist das in meinen Augen auch zehnmal wichtiger und interessanter als ein eigener Palästinenserstaat, der 1. sowieso nicht zustande kommt, und 2. nichts verändern würde.

    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Nur der Hinweis, dass es hier um Teilchen namens "Neutrinos" geht, nicht Neutronen. Die sind so klein, dass pro Sekunde ein paar Milliarden durch unseren Kopf fetzen, ohne mit irgendwas zusammenzustoßen. Und das scheinbar auch noch mit Überlichtgeschwindigkeit.

    > Übrigens ist das in meinen Augen auch zehnmal
    > wichtiger und interessanter als ein eigener
    > Palästinenserstaat, der 1. sowieso nicht zustande
    > kommt, und 2. nichts verändern würde.

    Was um alles in der Welt hat das Eine mit dem Anderen zu tun? Man muss schon ein satter und ziemlich bornierter Westeuropäer sein, um solche Vergleiche zu ziehen.

    wenn die relativierung der relativitaetstheorie nur 10x wichtiger ist als ein eigener palaestinenserstaat, muss der aber auch noch ziemlich wichtig sein..

    • Gigman
    • 25. September 2011 20:53 Uhr

    Hi lieber tuxman,
    bei den gesagten Teilchen handelt es sich um Neutrinos und nicht Neutronen. Der Unterschied zwischen diesen beiden Teilchen ist gigantisch. Zum Beispiel besitzt das Neutrino keine Ruhemasse, wohingegen das Neutron eine sehr große Masse hat.

    :)

  5. [...]

    Entfernt. Kein Artikelbezug. Die Redaktion/er

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    Leute, das ist ein Artikel über Neutrinos und die SRT. Das hat noch absolut nichts mit dem Nahostkonflikt zu tun. Warum wird jetzt darüber diskutiert? Ausstieg ins Weltall ohne Kontakt zum Mutterschiff...

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  • Quelle ZEIT ONLINE
  • Schlagworte Cern | GPS | Physik | Relativitätstheorie | Italien | Japan
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