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Elementarteilchen, die leuchten

Irrte Einstein oder war ein Kabel locker?

Die Welt der Physik ist in Aufruhr geraten, als ein Experiment am CERN in Genf vor einem halben Jahr Teilchen gefunden hat, die anscheinend schneller waren als Licht. Nun fanden die Forscher zwei mögliche Fehler in ihren Messungen. Ihre Zweifel an Einsteins Relativitätstheorie könnten damit ebenso begraben werden wie ihre Publikationen.

Physik 23.02.2012

Eine mögliche Fehlerquelle liege in einem Kabelanschluss, der das externe GPS-Signal mit der Kontrolluhr des Experiments verbinde, heißt es in der Mitteilung des CERN. Hat diese Verbindung tatsächlich nicht richtig funktioniert, haben die Forscher für die untersuchten Neutrino-Teilchen eine zu hohe Geschwindigkeit gemessen.

Der zweite mögliche Fehler dagegen hätte dazu geführt, dass das Tempo sogar noch unterschätzt worden wäre. Diese Fehlerquelle liegt laut Aussendung in einem Oszillator, welcher der Synchronisierung der GPS-Signale dient. Um herauszufinden, ob es sich wirklich um Defekte handelte, wollen die Forscher im Mai weitere Tests durchführen.

Das Experiment

Die ursprünglich als bahnbrechend angenommene Beobachtung vom September 2011 stammt vom Opera-Experiment, das in einem unterirdischen Labor im Gran Sasso in den italienischen Abruzzen nach Neutrinos späht, die im rund 730 Kilometer entfernten CERN erzeugt und auf die Reise geschickt werden.

Die Teilchen bewegen sich dabei in circa elf Kilometern Tiefe durch die Erdkruste (Grafik), weil sie kaum mit Materie reagieren. Die Forscher hatten die Flugzeit von rund 15.000 Neutrinos gestoppt. Die Elementarteilchen seien laut den damaligen Messungen jedoch im Mittel rund 60 Nanosekunden früher angekommen, als es bei einer Reise mit Lichtgeschwindigkeit zu erwarten gewesen wäre.

Die Lichtgeschwindigkeit gilt als oberste Geschwindigkeitsgrenze im Universum. Albert Einstein beschreibt sie in seiner Relativitätstheorie als universelle Konstante, deren Größenwert sich nicht verändert. Sie beträgt im Vakuum rund 300.000 Kilometer pro Sekunde. Nichts kann laut Einstein schneller sein.

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen aktuell: 23.2., 13:55 Uhr.

"Müssen Arbeit zurückziehen"

Dass man nun mit dem Hinweis auf mögliche - aber nicht nachgewiesene - Fehlerquellen an die Öffentlichkeit gegangen sei, erklärt OPERA-Forscherin Caren Hagner durch kursierende Gerüchte. "Wir wollten Klarheit schaffen." Die Physikerin von der Universität Hamburg hat übrigens das erste als Preprint veröffentlichte Paper zum OPERA-Experiment nicht unterschrieben, weil ihr die Publikation zum damaligen Zeitpunkt verfrüht erschien. "Ich dachte mir damals: Wir müssen das nochmals prüfen und nach weiteren Fehlerquellen suchen," meinte sie gegenüber science.ORF.at.

Mit dieser Intuition dürfte die Physikerin von der Universität Hamburg richtig gelegen sein. Bei Publikation Nummer zwei, nach weiteren Prüfungen eingereicht im "Journal of High Energy Physics", sei sie allerdings auch auf der Autorenliste gestanden, konzediert Hagner. "Diese Arbeit werden wir nun zurückziehen. Wir müssen alles neu machen."

Während die OPERA-Forscher zu den beiden Fehlerquellen keine quantitativen Angaben machen wollen, sickern in der Blogosphäre bereits erste, wenngleich unbestätigte Zahlen durch. Blogger des Fachblatts "Science" berichten etwa, dass das lose Kabel bei der Zeitmessung für einen Fehler von 60 Nanosekunden gesorgt haben dürfte. Die Diskrepanz liege exakt in der Größenordnung des beobachteten (Schein-)Effekts - sollte sich das bewahrheiten, wären die Neutrinos wieder auf Einstein'sche Linie getrimmt.

science.ORF.at/APA/sda

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