Notizen 098

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Mein neues Wort zum Sonntag:

Die ältesten Sterne

Der Stern "SMSS J031300.36-670839.3" im Sternbild "Kleine Wasserschlange" in 6.000 Lichtjahren Entfernung ist der bisher bekannteste älteste noch existierende Stern. Geschätztes Alter: 13,6 Milliarden Jahre. Und er bringt die Astronomen in Verlegenheit. Den vollständigen Artikel lesen Sie hier.

 

CERN in Erklärungsnot: Schneller als Licht?

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.

Dieser Artikel (mit Abbildungen und Kommentaren) erschien hier.

 -Peter Ripota-
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Schwarze Löcher wurden von Karl Schwarzschild 1916 theoretisch aus den Formeln der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein abgeleitet. 1967 schuf John Archibald Wheeler den begriff "Schwarzes Loch" für diese Gebilde. Schwarze Löcher verschlucken alles für immer, Materie, Energie, Strahlung und Information. 1974 publizierte Stephen Hawking eine Hypothese, wonach Schwarze Löcher auch verdampfen können ("Hawking-Strahlung"), und in seinem Buch "Das Universum in der Nussschale" äußerte er die Annahme, dass Schwarze Löcher bei ihrem Ableben die gesammelte Information wieder ausspucken.

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