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StartseiteForschung aktuellRevolution oder Messfehler?28.09.2011

Revolution oder Messfehler?

Experimente in Japan und den USA sollen prüfen, ob Neutrinos tatsächlich schneller als Licht sind

Die Nachricht schlug ein wie eine Bombe: Am CERN in Genf hatten Physiker Neutrinos erzeugt, die mit Überlichtgeschwindigkeit unterwegs gewesen sollen, im Widerspruch zu Einsteins Relativitätstheorie - einem Grundpfeiler der Physik. Zwei andere Detektoren wollen das spektakuläre Experiment deshalb wiederholen.

Von Frank Grotelüschen

Blick in den Beschleuniger-Tunnel des CERN (CERN)
Blick in den Beschleuniger-Tunnel des CERN (CERN)
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Schneller als Licht

Die ehemalige Eisenmine liegt in Soudan, einem Dorf ganz im Norden des US-Bundesstaats Minnesota, fast schon an der Grenze zu Kanada. Polternd fährt der Fahrstuhl unter Tage. Sein Baujahr: 1922.

"Das ist kein normaler Aufzug. Er fährt auf Schienen schräg nach unten, in einem Winkel von 12 Grad. Es dauert knapp drei Minuten, um bis nach unten zu kommen, in 714 Metern Tiefe."

Unten angekommen geht der Physiker Bill Miller durch einen Gang in eine Halle groß wie eine Kathedrale. Darin steht ein riesiger, haushoher Klotz aus Metall, vollgestopft mit Sensoren und Elektronik - MINOS, ein Detektor für Neutrinos. MINOS könnte eine entscheidende Rolle spielen bei der Frage, ob Neutrinos wirklich schneller sind als Licht, so wie es die Messdaten des Neutrinodetektors OPERA in Italien nahelegen.

"Es kam schon als ein großer Hammer rüber. So was hat keiner erwartet!"

Sagt Alfons Weber, ein deutscher Physiker, der an der Universität Oxford arbeitet und beim amerikanischen MINOS-Experiment mitmacht. Weber war gerade in die USA gereist, zu einem Arbeitstreffen des MINOS-Teams, als ihn am Freitag überraschend die Nachricht von den überlichtschnellen Neutrinos ereilte. Sofort nahmen er und seine rund 100 Kollegen die OPERA-Ergebnisse unter die Lupe. Das Urteil:

"Es ist kein offensichtlicher Fehler gemacht worden. Die haben wirklich eine sehr, sehr saubere Arbeit mit sehr detaillierten Fehleranalysen gemacht. Da kann man ihnen eigentlich nur gratulieren!"

Aber um festzustellen, ob die Ergebnisse von OPERA im italienischen Gran-Sasso-Labor tatsächlich stimmen, bedarf es einer Bestätigung anderer, unabhängiger Experimente. Genau hier kommt MINOS ins Spiel, denn es funktioniert ganz ähnlich wie OPERA in Italien. Beide Detektoren fangen künstliche Neutrinostrahlen auf, erzeugt durch Teilchenbeschleuniger in etwa 700 Kilometern Entfernung. Zwar hatte sich MINOS bereits vor ein paar Jahren an einer Tempomessung für Neutrinos versucht. Doch das Ergebnis damals war nicht aussagekräftig genug. Die Messfehler waren schlicht zu groß.

"Im Rahmen der Messungenauigkeiten war das mit der Lichtgeschwindigkeit vereinbar. Und dann haben wir uns nichts weiter dabei gedacht, weil uns das nicht so wichtig erschien. Das ist jetzt natürlich ganz anders. Da werden wir auf jeden Fall dran arbeiten mit Hochdruck."

Unter Hochdruck arbeiten heißt, dass Weber und seine Leute die Geschwindigkeitsmessung möglichst schnell wiederholen wollen, und zwar deutlich präziser. Zum Teil müssen sie dazu neue Technik installieren, zum Beispiel neue GPS-Empfänger, die für die Zeitmessung wichtig sind.

"Bis jetzt haben wir nur relativ einfache GPS-Empfänger gehabt. Da gibt es heute deutlich bessere."

Doch den Physikern sitzt die Zeit im Nacken. Denn MINOS läuft vorerst nur bis zum kommenden März. Dann wird der Detektor für ein Jahr abgeschaltet, weil der Beschleuniger, der im fernen Chicago die Neutrinos erzeugt, umgebaut wird.

"Da werden wir jetzt versuchen, das schnell zu machen. Aber die ultimative Messung von MINOS wird noch ein paar Jahre auf sich warten lassen müssen."

Aber die Physiker haben noch ein zweites Eisen im Feuer: T2K heißt es, ein Experiment in Japan, bei dem ein Beschleuniger nördlich von Tokio Neutrinos 300 km weit in die japanischen Alpen schickt, wo sie ein riesiger Wassertank auffängt. Allerdings wurde die Anlage beim Erdbeben im vergangenen März beschädigt. Und deswegen kann T2K frühestens ab November wieder Daten nehmen. Die Folge:

"Auch da wird es sicher einige Jahre dauern, bis man da die richtigen Messungen gemacht hat."

Doch vielleicht findet man beim italienischen OPERA-Experiment doch noch eine übersehene Fehlerquelle, die hinter den vorschnellen Neutrinos steckt. Wenn nicht, wird man noch ein ganzes Weilchen warten müssen, um halbwegs sicher sagen zu können, ob Einstein nun irrte oder nicht.

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