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Schneller als das Licht?
Redaktion
/ Pressemitteilung der Universität Bern
astronews.com
23. September 2011
Am Genfer Teilchenlabor CERN wurden Hinweise darauf
entdeckt, dass sich Neutrinos schneller bewegen können als das Licht: Die
subatomaren Partikel legten eine 730 Kilometer lange Strecke 60 Nanosekunden
schneller zurück, als es Licht möglich gewesen wäre. Nun suchen die
Wissenschaftler nach Fehlern bei ihren Messungen, da sich eigentlich nichts
schneller bewegen sollte als das Licht.
Der
OPERA-Detektor in Gran Sasso.
Foto: OPERA-Kollaboration |
"Dieses Resultat ist eine komplette Überraschung", urteilt Antonio Ereditato,
Professor für Hochenergiephysik an der Universität Bern und Leiter des
OPERA-Projekts. Die Verblüffung des Wissenschaftlers ist verständlich, scheint
das Resultat ihres Experimentes doch allem zu widersprechen, was man in den
Lehrbüchern nachlesen kann. Die Teilchenphysiker haben nämlich herausgefunden,
dass Neutrinos, die unterirdisch vom europäischen Kernforschungszentrum CERN in
Genf losgeschickt werden und nach einer 730 Kilometer langen Reise durch die
Erde schließlich das Untergrund-Labor Gran Sasso in den Bergen bei Rom
erreichen, schneller unterwegs sind als das Licht. Nach Einsteins
Relativitätstheorie sollte dies nicht möglich sein - die Lichtgeschwindigkeit
ist danach eine obere Geschwindigkeitsgrenze, die kein Teilchen überschreiten
kann.
"Die Neutrinos sind signifikante 60 Nanosekunden schneller am Ziel, als man dies
mit Lichtgeschwindigkeit erwarten würde", so Ereditato. Da sich die
Wissenschaftler über die mögliche Bedeutung dieser Entdeckung bewusst sind,
haben sie sich entschieden, ihre Daten nun öffentlich vorzustellen, damit auch
andere Wissenschaftler-Teams einen kritischen Blick darauf werfen können.
"Dieses Ergebnis kann große Auswirkungen auf die geltende Physik haben - so
groß, dass zurzeit eine Interpretation schwierig ist. Weitere Experimente für
die Bestätigung dieser Daten müssen unbedingt folgen."
Neutrinos sind winzige Elementarteilchen, die Materie praktisch widerstandslos
durchdringen. Ihre Spuren sind schwierig aufzuspüren, da sie nicht geladen sind
und kaum mit ihrer Umgebung interagieren. Neutrinos kommen in drei verschiedenen
Typen vor: Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos. Sie können sich auf einer langen
Flugstrecke von einem Typ in einen anderen verwandeln. In der
Elementarteilchenphysik wird diese Umwandlung "Neutrino-Oszillation" genannt.
Das OPERA-Projekt wurde 2006 gestartet, um die Umwandlung von verschiedenen
Neutrino-Typen ineinander zu beweisen - was den Forschenden aus der
Kollaboration von 13 Ländern auch gelang; letztes Jahr wurde die Verwandlung von
Myon-Neutrinos in Tau-Neutrinos nachgewiesen.
Die Daten, die im OPERA-Experiment in den letzten drei Jahren gesammelt wurden,
weisen neben der Neutrino-Oszillation nun auch die Abweichung bei der erwarteten
Geschwindigkeit der Kleinstteilchen nach: Eine aufwendige und hochpräzise
Analyse von über 15.000 Neutrinos weist eine "winzige, aber signifikante
Differenz zur Lichtgeschwindigkeit nach", so das CERN. Die 60 Nanosekunden
Zeitunterschied auf der Strecke vom CERN nach Gran Sasso hat die
OPERA-Kollaboration mit Fachleuten vom CERN sowie unter anderem mit Hilfe des
nationalen Metrologieinstituts METAS in einer Hochpräzisions-Mess-Serie
überprüft: Mit Hilfe von GPS und Atomuhren wurde die Flugdistanz auf 10
Zentimeter genau bestimmt und die Flugzeit auf 10 Milliardstel einer Sekunde –
also auf Nanosekunden – genau gemessen.
"Wenn man bei einem Experiment offensichtlich unglaubliche Ergebnisse erhält und
keinerlei Fehler bei den Messungen finden kann, ist es üblich, die Daten einer
breiteren wissenschaftlichen Öffentlichkeit zur Prüfung vorzulegen und genau
dies tut die OPERA-Kollaboration jetzt - das ist gute wissenschaftliche
Arbeitsweise", so Sergio Bertolucci, der Wissenschaftsdirektor des CERN. "Wenn
sich diese Messungen bestätigen sollten, könnte es unseren Blick auf die Physik
verändern. Wir müssen allerdings sicherstellen, dass es keine andere, banalere
Erklärung für die Resultate gibt. Und dies kann nur durch unabhängige Messungen
geschehen."
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