Schneller als Licht?

von Peter Ripota

Vor einiger Zeit ging eine Sensationsmeldung durch die Presse: Forscher am Genfer Kernforschungszentrum CERN haben Neutrinos entdeckt, die schneller als Licht fliegen – was sie nach Einstein aber nicht dürfen. Denn nur Licht kann so schnell sein wie Licht, alles andere ist langsamer. Was war geschehen?

Im  „OPERA“-Experiment, eine  Zusammenarbeit  des schweizerischen CERN  mit dem 730 km entfernten italienischen Gran-Sasso-Laboratorium, wurden Neutrinos durch einen Berg geschickt, und deren Geschwindigkeit wurde gemessen. Ergebnis: Sie waren schneller als ein zur gleichen Zeit losgeschickter Lichtstrahl. Und das darf nicht sein.

Aber was sind eigentlich Neutrinos? Auf Grund theoretischer Überlegungen gelangten Physiker zur Überzeugung, dass es noch ein Elementarteilchen geben müsste, das keine Masse und keine Ladung besitzt, wohl aber einen „Spin“, was bedeutet, dass es um eine imaginäre Achse rotiert. Wegen dieser Eigenschaften durchdringen Neutrinos mühelos die gesamte Erde, wobei sich die erste Frage erhebt: Wie kann man sie messen? Kann man nicht. Man muss darauf vertrauen, dass wenigstens einige von ihnen bei ihrer Wanderung durch das Gran-Sasso-Bergmassiv irgendwo stecken bleiben und einige andere Teilchen losschlagen, die man messen kann. Würden sie einfach so vom Gestein absorbiert, könnte man sie natürlich nie wahrnehmen.

Und wie misst man ihre Geschwindigkeit? Auch das ist nicht direkt möglich. Bei Licht kann man mit Spiegeln und Interferenzen arbeiten, bei Neutrinos nicht, denn man kann sie weder spiegeln noch sonstwie ablenken. So waren die Physiker darauf angewiesen, die Ankunft größerer Wolken von anderen Teilchen aufzunehmen und die Zeit zwischen solchen Wolken zu messen – und darauf zu hoffen, dass es sich wirklich um die Umwandlungsprodukte von Neutrinos handelt.

Die daraufhin einsetzende Kritik von Fachleuten und Laien war vernichtend. Es fing damit an, dass niemand weiß, wann ein Neutrino sich in ein anderes Elementarteilchen verwandelt, und das „wann“ spielt bei diesem Experiment eine entscheidende Rolle, denn hier geht es um Nanosekunden, also um Milliardstel Sekunden. Mehr noch: Die Entfernung zwischen Neutrinoquelle und Detektor muss auf weniger als 2 cm genau bekannt sein! Mit dem GPS-System ist das kein Problem – glaubten die Experimentatoren. Doch dann kam einiges dazwischen. Erstens war nicht klar, ob bei den Berechnungen auch die Erddrehung berücksichtigt wurde. Die verändert nämlich die gemessene Lichtgeschwindigkeit durch den sogenannten „Sagnac-Effekt“. Anfragen von kritischen Fachleuten ergaben kein klares Bild. Dann stellte sich heraus, dass die Entfernungsangaben durch Erdbeben verfälscht wurden. Bis zu 7 cm änderte sich die Weglänge – unglaublich wenig unter normalen Umständen, unglaublich viel, wenn es um Milliardstelsekunden geht. Aber wurden alle Erdbeben berücksichtigt, auch solche, die vielleicht zu schwach waren, um aufzufallen? Und wie steht es mit anderen Erschütterungen, beispielsweise Erdrutsche oder Lastwägen?

Weitere Kritiken bezogen sich auf die Messung von (natürlich entstandenen) Neutrinoströmen von einer Supernova, die gleichzeitig mit dem Licht auf der Erde ankamen; auf die Messung der irdischen Lichtgeschwindigkeit (die Radiowellen, die als Referenz dienten, passen sich der Erdkrümmung an, brauchen also länger. Die Neutrinos dagegen durchbohrten die Berge direkt); und wieso kann man überhaupt von „den“ Neutrinos sprechen, wo es doch von Haus aus drei verschiedene Sorten gibt und diese Teilchen ja gar nicht gemessen wurden, sondern nur deren (angebliche) Umwandlungsprodukte?

Schließlich kam der Hammer: Ein Sprecher von CERN verkündete der verblüfften Öffentlichkeit: Ein Stromstecker war locker gewesen! In dem scheinen die Radiowellen eine Weile umhergeirrt zu sein, bevor sie sich wieder auf den Weg machten. Wie hat das ein Kommentator in einem Blog in der Zeitschrift „Physics World“ so schön ausgedrückt?

„Offensichtlich ist die ungeduldige Ankündigung zweifelhafter Ergebnisse keine Wissenschaft, sondern Politik, welche die immensen Ausgaben rechtfertigen muss, die dafür verschwendet werden.“

Und wir zahlen weiterhin für dieses Spielzeug überehrgeiziger Männer.

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Siehe auch vom Autor in diesem Blog:

Das Gartenzaun-Paradoxon
Mythen der Wissenschaft – Teil 1: Die Relativitätstheorien
Symmetrien: Wie sie die Wissenschaft bereichern und den Fortschritt behindern
“zwei wirkliche Kerle” (Artikel zum Buch von Daniela Wünsch)
Scheiben im All
Zu Guttenbergs Vorgänger
Das Ehrenfestsche Paradoxon
Antwort von Dr. Markus Pössel an Peter Ripota

Eine Antwort zu “Schneller als Licht?”

  1. Peter Rösch

    „Neutrino [das; lateinisch], ein elektrisch neutrales Elementarteilchen mit ? Spin 1/2 und einer vermutlich sehr geringen Ruhmasse, die noch nicht exakt bestimmt werden konnte. Es wurde zuerst hypothetisch von W. ? Pauli eingeführt, um die grundlegenden Erhaltungssätze auch im atomaren Bereich zu sichern und den radioaktiven Zerfall in Elektronen (? -Teilchen) erklären zu können. 1956 wurde es experimentell festgestellt. Neutrinos bewegen sich (wie Lichtquanten) mit Lichtgeschwindigkeit und zeigen nur sehr schwache Wechselwirkungen mit den anderen Elementarteilchen. Der Spin der Neutrinos steht immer entweder parallel oder antiparallel (entgegengesetzt) zur Bewegungsrichtung. Wenn die Unterscheidung dieser beiden Einstellungsmöglichkeiten wesentlich ist, spricht man von Neutrino und Anti-Neutrino. Neben dem Elektronneutrino gibt es noch das Myonneutrino und das Tauneutrino mit den zugehörigen Antineutrinos.“
    So schreibt die Bertelsmann Enzyklopädie 2008 (DVD). Der Text schreibt den Neutrinos einerseits Ruhemasse zu und andererseits eine lichtschnelle Fortbewegung. Das zeigt, daß Elementarteilchenphysiker den Verstoß gegen die Gesetzmäßigkeiten der Relativitätstheorie längst ausgemacht haben. Auch hätte man die Veröffentlichung des spektakulären Resultats niemals gewagt, wenn nicht sohon vorher Hinweise darauf vorgelegen hätten. Insofern zeigt die dankenswerte Analyse Peter Ripotas lediglich, wie ungeeignet gigantomanische Experimente – so publicityträchtig sie auch kalkuliert sein mögen – zur Klärung einfacher Sachfragen letztlich sind. Zumal wenn bestimmte wissenschaftspolitische Lobbygruppen in ihren Einflußmöglichkeiten noch nicht ausgeschaltet sind.
    Interessanterweise stellte angesichts der bekanntgewordenen Umstände niemand bisher die Frage, ob bei den „Bestätigungen“ der Relativitätstheorie vielleicht auch jeweils Kabel – oder gar die eine oder andere Schraube? – locker gewesen sind.