Neutrinos: Schneller als das Licht?

TomS

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Sorry, aber Veröffentlichungen in arxiv sind immer von Experten für Experten.

Wenn da von einer Quelle und einem Detektor o.ä. die Rede ist, dann ist offensichtlich klar, dass nicht auch noch "unterwegs" gemessen wurde (es kann ganz prinzipiell nicht "unterwegs" gemessen werden, ohne das Teilchen so zu beeinflussen, dass eine spätere Messung noch irgendwie brauchbar wäre).
 
M

Maria49

Gast
Man hat sich verschiedentlich über meine "wilden" Spekulationen mokiert. Ich halte sie nicht für wild, aber so geht es den anderen sicher auch, die mit Tachyonen, negativen Zeitabläufen und ähnlichen Dingen spekuliert haben. Na ja, lassen wir das.

Für mich ist absolut naheliegend, dass die gemessene Lichtgeschwindikeit kleiner als die absolute Grenzgeschwindigkeit ist. Wie GeorgHermann richtig anmerkte, ist das Vakuum keineswegs "Nichts". Die Grenzgeschwindigkeit im Nichts werden wir nicht messen können, wir werden sie vielleicht - wie Einstein - durch Gedankenexperimente und Berechnungen ermitteln können. In der Tat würde eine Grenzgeschwindigkeit > c eine Menge Paradoxa auflösen.

Noch eine Frage an die Experten: Wird ein Neutrino durch die schwache Wechselwirkung tatsächlich nicht abgebremst (oder sein Weg verändert, was im Endeffekt auf dasselbe hinausläuft)?
 

TomS

Registriertes Mitglied
Für mich ist absolut naheliegend, dass die gemessene Lichtgeschwindikeit kleiner als die absolute Grenzgeschwindigkeit ist. Wie GeorgHermann richtig anmerkte, ist das Vakuum keineswegs "Nichts". Die Grenzgeschwindigkeit im Nichts werden wir nicht messen können, wir werden sie vielleicht - wie Einstein - durch Gedankenexperimente und Berechnungen ermitteln können. In der Tat würde eine Grenzgeschwindigkeit > c eine Menge Paradoxa auflösen.
In der Tat fußen alle modernen Quantenfeldtheorien auf der SRT. Aus ihnen folgt zum einen, dass dass das Vakuum nicht "Nichts" ist, zum anderen jedoch, dass die Propagation freier masseloser Teilchen im physikalische Vakuum (d.h. nicht in einem "gedachten Nichts") mit exakt c erfolgt. Wir benötigen also kein Gedankenexperiment sondern "nur" existierende und gut bestätigte Theorien sowie reale Experimente (ein Gedankenexperiment zur Propagation in einem "gedachten Nichts" ist sinnlos). Eine Grenzgeschwindigkeit > c würde keine Paradoxa auflösen sondern das ggw. existierende physikalische Weltbild umstürzen (allenfalls wäre denkbar, dass alle Teilchen einschließlich dem Photon doch eine von 0 verschiedene Ruhemasse haben; damit wäre c nur eine theoretischen Grenzgeschwindigkeit; allerdings ergeben sich immer noch weitere Erklärungsprobleme; zum einen würde die mathematische Struktur der QED empfindlich modifiziert; ich glaube nicht, dass alle im Rahmen der QED für masselose Photonen gesicherten Erkentnnisse weiterhin ihre Gültigkeit behalten würden; zum anderen müsste man immer noch erklären, wie aus einem einigermaßen monoenergetischen Strahl Neutrinos resultieren können, die trotz ihrer größeren Masse zugleich auch eine größere Geschwidnigkeit als Photonen haben können; erwarten würde man genau das umgekehrte)

Noch eine Frage an die Experten: Wird ein Neutrino durch die schwache Wechselwirkung tatsächlich nicht abgebremst (oder sein Weg verändert, was im Endeffekt auf dasselbe hinausläuft)?
Ein freies Teilchen wird durch überhaupt keine WW abgelenkt oder abgebremst; auch ein Photon, ein Elektron, ein Proton usw. propagiert frei im Vakuum. Alles andere würde eine deutlich andere Vakuumstruktur voraussetzen, als wir sie heute kennen (glauben zu kennen :)
 

mac

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Hallo TomS,

(es kann ganz prinzipiell nicht "unterwegs" gemessen werden, ohne das Teilchen so zu beeinflussen, dass eine spätere Messung noch irgendwie brauchbar wäre).
Selbstverständlich kann! Zwei Detektoren in unterschiedlichem Abstand. Jeder kann die Laufzeit bis zu seinem Standort messen. Diese Messung bedeutet doch nicht, daß man zweimal das selbe Neutrino auffangen muß.

Herzliche Grüße

MAC
 

TomS

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Selbstverständlich kann! Zwei Detektoren in unterschiedlichem Abstand. Jeder kann die Laufzeit bis zu seinem Standort messen. Diese Messung bedeutet doch nicht, daß man zweimal das selbe Neutrino auffangen muß.
Aber genau auf diese Unterscheidung wollte ich hinaus. Unterwegs messen bedeutet, dass man eben das selbe Neutrino zweimal misst. Ansonsten misst man an unterschiedlichen Neutrinos.

Egal, das Problem wird wohl sein, dass du bei kürzeren Distanzen eine schlechtere Statistik aufgrund der konstanten Zeitauflösung bekommst. Letztlich würde man gerne verschieden lange Strecken vermessen um eine lineare Entfernungsabhängigkeit der Flugzeit zu verifizieren. Abweichungen davon würde man nicht (!) als Variation der Geschwindigkeit ("am Anfang schneller") interpretieren,sondern z.B. als systematischen Fehler. Aber man kann eben das Experiment nicht beliebig oft aufbauen, weil man diese Neutrinodetektoren nicht im Elektromarkt kaufen kann ...
 

Bynaus

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Unterwegs messen bedeutet, dass man eben das selbe Neutrino zweimal misst.

Das dürfte unmöglich sein. Erstens dürfte das Neutrino durch die Interaktion selbst zerstört oder zumindest stark abgelenkt werden, zweitens ist die Chance, dass das Neutrino auch nur EINMAL mit einem der Detektoren interagiert, extrem klein. Die Chance, dass es das zweimal hintereinander tut (und NICHT dazwischen mit dem Gestein) ist dann in etwa "extrem klein * extrem klein". Also Null.

Ansonsten misst man an unterschiedlichen Neutrinos.

Genau, aber das ist kein Problem, wenn man nur genügend Neutrinos misst. Wenn Detektor A 730 km vom Cern weg ist und Detektor B, auf gleicher Strecke, nur 365 km vom Cern weg, dann sollte, wenn die Neutrinos wirklich schneller sind, die zeitliche Abweichung bei Detektor B zwischen jener von A und Null liegen.
 

Matthy

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Die Aufregung in der Diskussion kann ich ja verstehen, jedoch sollte man es bei dem belassen, um was es hier wirklich geht: Den Fehler in der Fehlerbetrachtung zu finden. GPS hin und her. So oft wie ich mich damit verfahren habe traue ich dem nicht über den Weg...

Spass bei Seite. Im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit sind Gravitationskonstante, Masse der Erde... extrem ungenau bestimmt. Ich würde tippen, dass der Fehler hier zu suchen ist. Letztlich hat dies alles durchaus einen komplexen Einfluss auf die berechneten Absolutdistanzen und Licht/Neutrinogeschwindigkeit die trotz Vakuum durch das Schwerefeld der Erde beeinflusst wird. Ohne Korrektur wäre GPS ja wohl nicht mal 100 m genau. Wenn man jetzt exakt alle Positionen wiederholgenau bestimmen kann, heisst dies ja noch lange nicht, dass diese absolutgenau sind...

Matthy
 

Luzifix

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Beim Mitlesen dieser Beiträge habe ich gemerkt, daß ich sehr wenig über Neutrinos weiß. Oder ist es vielleicht möglich, daß man allgemein sehr wenig Ergebnisse hat? Wellennatur oder eher korpuskulär? Wieso sprechen alle wie selbstverständlich von "hochenergetischen" Teilchen, die man detektiert hätte, gibt es denn bei bekannter Ruhemasse und vergleichbarer Geschwindigkeit auch niederenergetische? Und wenn ja, wie kriegt man das raus? Und wäre es nicht klüger von den Experimentatoren gewesen, mal beim nächst weiter entfernten Beschleuniger eine Serie Neutrinoschauer zu "bestellen" oder haben wir in Deutschland keinen geeigneten Partner dafür? Und zuletzt: Nimmt der Neutrinostrom aus dem Weltall nun mit fortschreitendem Alter ständig zu? Ich versuche mir dabei ein unendliches Universum vorzustellen, in dem der Radius, aus dem uns diese Strahlung erreicht, ungeachtet der Dichte ständig wächst. Und wenn ja, warum detektieren wie sie dann nicht? So, die anderen dreiundsiebzig Fragen verkneife ich mir aus Höflichkeit.
 
Zuletzt bearbeitet:

Bynaus

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Damit wenigstens zwei von deinen 80 Fragen beantwortet sind:

Nimmt der Neutrinostrom aus dem Weltall nun mit fortschreitendem Alter ständig zu? Ich versuche mir dabei ein unendliches Universum vorzustellen, in dem der Radius, aus dem uns diese Strahlung erreicht, ungeachtet der Dichte ständig wächst. Und wenn ja, warum detektieren wie sie dann nicht?

Zunächst einmal: selbst wenn die Neutrinos aus dem Weltall zunehmen würden, würden wir das in den paar Jahrzehntchen, die wir schon Neutrinos messen können, nicht bemerken.

Tatsächlich ist es aber so, dass selbst in einem statischen Universum die Anzahl Neutrinos mit der Zeit nicht zunehmen würde (ausser es sei "intrinsisch", dh, wenn es mehr Neutrino-produzierende Ereignisse gäbe). Denn mit dem neu zugänglichen Volumen sinkt auch die Neutrinodichte, die bei uns ankommt. Das ist im Prinzip wie beim Olberschen Paradoxon: Wenn das Universum homogen und isotrop ist, erreicht uns aus jeder Entfernung gleich viel Licht - oder eben Neutrinos.

Nun ist es ja aber so, dass das Universum expandiert, vielleicht sogar beschleunigt. Entsprechend sinkt die Neutrinodichte. Aber das werden wir in den paar Millionen Jahren, die ich der Menschheit höchstens gebe, wohl nicht feststellen können.
 

aveneer

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Hallo Maenander,
Ich weiß nicht, ob Du darauf anspielen willst, aber die aus der ART stammende Shapiro-Verzögerung an der Erdoberfläche ist viel zu klein um das Resultat erklären zu können.
Danke Maenander – das wäre meine Erklärung gewesen ;-)

Gruß
Aveneer
 

Runzelrübe

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Ohne Korrektur wäre GPS ja wohl nicht mal 100 m genau.

Auf diesen Zug springe ich gern auf.

1. Hast Du für die angesprochenen "nicht mal 100m" einen Beleg?
2. Über welche Art(en) von Korrektur sprichst Du genau?

Ich persönlich habe bereits 2006 meter- bis dezimetergenaue Bestimmungen von GPS Koordinaten durchgeführt. Die zentimetergenaue Bestimmung oblag weder meinem Geldbeutel noch meiner Geduld. Ich bin aber trotzdem äußerst gespannt auf Deine Ausführungen. Solltest Du entfernt eine Ahnung haben, wie diese Koordinaten entstehen statt Dich auf eine grobe Vorstellung zu berufen, bin ich ganz Ohr.

Am Ende sollten wir uns doch zumindest sehr wundern, falls die Wissenschaftler ihre Koordinaten durch das Abschreiben eines einmalig ermittelten und dann grob gerundeten Werts eines 0,20€ - Handyempfängers erhalten hätten.

Jedoch, wer weiß, wer weiß, der Rhein war auch Jahrzehnte unbemerkt 90 km zu lang. ;)
 
M

Maria49

Gast
Eine Grenzgeschwindigkeit > c würde keine Paradoxa auflösen sondern das ggw. existierende physikalische Weltbild umstürzen ...

Nö. So schnell bricht ein Weltbild nicht zusammen. Auch Einstein hat an seinen Formeln herumgebastelt, ohne sie gleich über den Haufen zu werfen. 1917 erfand er die kosmologische Konstante, 1929 bezeichnete er das als seine "größte Eselei". Nichtsdestoweniger existiert die "komische" Konstante heute immer noch, die damit verbundenen Fragen sind immer noch nicht endgültig geklärt.

Ebenso ist die Annahme, Photonen hätten keine Masse, nicht endgültig bewiesen. Von mir aus soll die absolute Grenzgeschwindigkeit = c sein und "Lichtgeschwindigkeit" genannt werden, ich habe damit kein Problem. Dann behaupte ich aber, dass sich Photonen nur annähernd mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Beim Durchgang durch Materie werden sie ja abgebremst (in Glas z. B. um ein Drittel). Und da das Vakuum trotz aller schönen Argumente immer noch Materie enthält (und seien es nur die durch die Quantenfluktuation entstehenden Partikel), wirkt es zweifellos bremsend auf die Photonen.

Es sei in diesem Zusammenhang auch daran erinnert, dass einige Wissenschaftler (Spinner??) immer noch die Theorie eines das Universum ausfüllenden ruhenden Äthers verfechten, obwohl schon 1881/1887 durch das Michelson-Morley-Experiment seine Nichtexistenz bewiesen wurde.

Warum schreibe ich all das? Weil ich meine, dass Spekulationen durchaus legitim sind, ganz besonders in diesem Forum. Ganz anders ist es, wenn eine westdeutsche Tageszeitung einen Artikel mit dem Titel "Neutrinos sind schneller als Licht" veröffentlicht. Diese Zeitung hat sich damit einen bitterbösen Leserbrief von mir eingehandelt.

Ein Originalzitat Einsteins kurz vor seinem Tode: "Schwerefeld, Gravitation, Masse und Gewicht existieren nicht. In der realen Welt existieren solche Dinge nicht! So etwas wie Gravitation gibt es nicht, Gravitation ist identisch mit Beschleunigung. Beschleunigung ist identisch mit Bewegungsveränderung. So etwas wie Materie gibt es nicht. Materie ist eine Ansammlung von Energie und Energie ist Bewegung."

Schöne Grüße und gute Nacht
Maria
 

FrankSpecht

Registriertes Mitglied
Moin, Maria,
(ich bin noch wach, weil ich gehofft hatte, ein paar Nordlichter zu erhaschen - Fehlannahme wegen bedeckten Himmels)

Was ich gerade nicht verstehe. Du schreibst:
Weil ich meine, dass Spekulationen durchaus legitim sind, ganz besonders in diesem Forum. Ganz anders ist es, wenn eine westdeutsche Tageszeitung einen Artikel mit dem Titel "Neutrinos sind schneller als Licht" veröffentlicht.
Was ist der Unterschied zwischen Spekulationen in diesem Forum und denen einer Tageszeitung?
Was legitimiert die eine Seite (Forum) gegenüber der anderen (Tageszeitung) zu Spekulationen?

Wenn du dich mal im Internet umschaust, wirst du kaum einen Beitrag zum genannten Thema finden, der nicht spekulativen Zukunftsvisionen Tür und Tor öffnet.
Insofern ist das, was Tageszeitungen (u.a. Medien) der Öffentlichkeit anbieten nichts anderes als deine eigenen Vorstellungen von dem, "wie es sein könnte"
Dann behaupte ich aber, dass sich Photonen nur annähernd mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
- eben Spekulation.
 

Matthy

Registriertes Mitglied
Hallo Runzelrübe,

in der Schule hast Du sicher mal was vom Zwillingsparadoxon gehört. Mir haben die Lehrer noch erzählt, dass der Kosmonat von beiden jünger zurückkommt, was in der Regel falsch und genau umgekehrt ist, da die ART Korrektur der Zeit die der SRT überwiegt... "In der Regel" soll heißen, dass es nur für niedere Umlaufbahnen gültig ist und man ziehmlich leicht ausrechnen kann, wo sich beides aufhebt... Bei den ersten Satelliten war man sich da noch nicht ganz sicher und hat erst im Nachhinein alles abgeglichen.

Hinzu kommen noch die "eirigen" Satellitenbahnen, die schon ein paar Meter hin- und herwackeln. Das alles ist relativ gesehen genau bekannt und kann gut kompensiert werden. Ziemlich ungenau ist jedoch die Gravitationskonstante und z.B. die Masse der Erde und aller Planeten... Man kennt nur das Verhältnis untereinander sehr genau.

Hinzu kommt, dass z.B. Erdbeben wie das letzte in Japan, die Rotationsgeschwindigkeit der Erde ganz schön durcheinander bringen. Mit dem GPS Entfernungsänderungen im cm Bereich feststellen zu können, heisst noch lange nicht, dass die Absolutentfernung im m Bereich stimmen.

Da man die Neutrinodetektoren nun tatsächlich nicht im Baumarkt kaufen kann, sollte man mal die Lichtgeschwindigkeit überprüfen - wenn man sie über GPS bestimmt... Mir ist nur nicht klar, ob man das mit dem Brechungsindex der Luft, Verschmutzung... und überhaupt genau genug hinkriegen kann. 760 km lange Vakuumröhren sind ja wahrscheinlich doch ein bischen teuer.

Matthy
 

Luzifix

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Kann das sein, daß ich hier etwas Furcht davor spüre, bei dieser ganzen Neutrino-Sensationshascherei könnte zuletzt ein Argument gegen die RT herauskommen? Also mal spekuliert, es ergäbe sich für Neutrinos ein anderes Additionstheorem für Geschwindigkeiten, womit man dann ihre unterschiedlichen Energien erklären könnte? Davon muß sich doch alles, was theoretisch vom Licht hergeleitet ist, nicht erschüttern lassen. c bleibt weiterhin konstant, solange man experimentell nichts anderes heraus bekommt. Oder?

Das ist im Prinzip wie beim Olberschen Paradoxon: Wenn das Universum homogen und isotrop ist, erreicht uns aus jeder Entfernung gleich viel Licht - oder eben Neutrinos.

Im Prinzip ja, doch es kommt mit jeder neuen Sekunde eine Kugelschale hinzu, deren Licht uns eine Sekunde früher noch nicht erreicht hatte. Gilt auch für Gravitation, Wirkung und Neutrinos, das ist derselbe Gedankenknoten, der mich schon im Thread Galaxienrotation umgetrieben hat. Ich habe den intensiven Wunsch, das noch zu entwirren. Ständig habe ich das Gefühl, alle großen Kosmologen dieser Welt haben etwas übersehen und ausgerechnet ich bin der Glückliche, dem es vor die Füße fällt...
 

TomS

Registriertes Mitglied
Nö. So schnell bricht ein Weltbild nicht zusammen. Auch Einstein hat an seinen Formeln herumgebastelt, ohne sie gleich über den Haufen zu werfen. ...
Ich habe nicht den Eindruck, dass du das Weltbild = die aufeinander aufbauenden Theorien (SRT, QFT, ...) der letzten ca. 100 Jahre in ihrem vollen Umfang verstanden hast. Glaube mir, eine Verletzung der Grenzgeschwindigkeit v=c für massive oder masselose Teilchen bringt das Weltbild ins Wanken!

Ebenso ist die Annahme, Photonen hätten keine Masse, nicht endgültig bewiesen. ...
Richtig; das ist auch nicht beweisbar (man kann lediglich eine obere Schranke angeben). Tatsache ist aber, dass eine nichtverschwindende Photonemasse gravierende konzeptionelle Änderungen in der QED bedeuten würde.

Und da das Vakuum trotz aller schönen Argumente immer noch Materie enthält (und seien es nur die durch die Quantenfluktuation entstehenden Partikel), wirkt es zweifellos bremsend auf die Photonen.
Das ist falsch. Gemäß der QED bewegen sich Photonen mit v=c; d.h. man hat eine Theorie, die sowohl die Beschreibung der Quantenfluktuationen erlaubt und aus der dennoch quantitativ v=c für masselose Photonen folgt. Also keine Abbremsung!
 

Runzelrübe

Registriertes Mitglied
Hallo Runzelrübe,
[...]

Hallo Matthy,

viel geschrieben, nur leider hast Du vergessen, auf meine beiden Fragen einzugehen. War das jetzt bewusst oder Absicht? ;)

Kannst Du also auf meine Bitte hin noch einmal eine Antwort geben auf die Fragen, wie Du auf "mehr als 100m" Abweichung kommst und welche Korrekturen Du ansprechen wolltest? Ich kann Dich aber beruhigen, die Bestimmung von GPS Koordinaten hat rein gar nichts damit zu tun, ob ich bereits in der Schule vom Zwillingsparadoxon gehört habe. Auch die Masse der Erde oder die Gravitationskonstante sind natürlich schöne, jedoch andere Themen.
 
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