Schnell noch ein Wort zu den angeblich überlichtschnellen Neutrinos, bevor man endgültig nichts mehr davon hört, denn jetzt muss neben der Relativitätstheorie auch noch das Standardmodell verletzt werden…

Schon kurz nach der öffentlichen Weltpremiere des schon fast eingereichten Paper, das im OPERA-Detektor Neutrinos gesehen haben will, die schneller waren als das Licht, haben sich die Theoretiker Andrew Cohen und der Nobelpreisträger Sheldon Glashow die Sache einmal angesehen und festgestellt, dass überlichtschnelle Neutrinos eigentlich durch Strahlung sehr schnell wieder abgebremst würden, deutlich schneller als dass sie in OPERA so zu sehen sein dürften. Cohen und Glashow sind hingegangen und haben konsequent die Regeln des Standardmodells auf das vermeindliche Phänomen angewandt.
Und dabei kommt ein Analog zum Tscherenkov-Effekt heraus. Bei letzterem Effekt verlieren elektrisch geladene Teilchen, die sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium bewegen*, schnell durch Abstrahlung von Licht Energie; und entsprechend würden nach Cohen und Glashow Neutrinos, die schneller als die Relativitätspolizei erlaubt unterwegs seien, rapide durch Abstrahlung von Elektron/Positronpaaren Energie verlieren. Die Neutrinos hätten es gar nicht so schnell zu OPERA schaffen dürfen!

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ICARUS Gallery

Und dann gibt es neben OPERA in der Gran Sasso-Mine auch noch einen weiteren Neutrino-Detektor: ICARUS. Dieser Detektor wird genauso wie OPERA mit Neutrinos vom CERN gespeist, hat aber den Vorteil mit Flüssigargonkammern ausgestattet zu sein, um die Spuren von Myonen aus Myon-Neutrinos aufzulösen und die Energie des Neutrinos zu berechnen.
Und das haben die Forscher_innen dort jetzt ausgenutzt, um mit ihren bisher vorhanden Daten (100 Ereignisse) einmal anzusehen, ob die Energieverteilung ihrer Neutrinos eher dem Standardmodell gleicht oder ob da überlichtschnelle Neutrinos dabei waren, die Energie nach dem Cohen-Glashow-Effekt verloren haben.
Hier die beiden Kurven im Vergleich:

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Ethan Siegel, nach Abbildung aus ICARUS Collaboration 2011

Die blauen Kreuze geben die Messdaten an, also die Energieverteilung der eintreffenden Neutrinos, die rote Kurve die Vorhersage aus dem Standardmodell und die violette Kurve den Verlauf den man mit den Daten aus OPERA und dem Cohen-Glashow-Effekt zu erwarten hätte.
Da braucht man nicht viele Worte drauf zu verwenden, da stimmt das Standardmodell und die Neutrinos an ICARUS sind niemals schneller als das Licht gewesen.

Natürlich bleibt da noch wenigstens ein Ausweg: Es könnte auch der Cohen-Glashow-Effekt falsch sein. Dann müssten aber, damit die überlichtschnellen Neutrino an OPERA wirklich wären, und es nicht nur ein noch nicht entdeckter technischer Einfluss ist, neben der Relativitätstheorie auch am Standardmodell etwas nicht ganz richtig sein. Eventuell kann es auch etwas sein wie die oft vorhergesagten sterilen Neutrinos, die ominöse vierte Art die auch keine Schwache Wechselwirkung macht aber doch mit den übrigen Typen oszilliert.
Aber das ist dann alles endgültig so unwahrscheinlich, dass ich mal vertrauensvoll behaupte: Das war es dann für überlichtschnelle Neutrinos.


*Nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum!



Kommentare (30)

  1. #1 ben
    10/23/2011

    Zumal das Standardmodell im Wesentlichen Darstellungstheorie der Poincarégruppe ist, wäre bei überlichschnellen Neutrinos auch zu erwarten, dass eine fundamentale Korrektur des Standardmodells nötig ist. Ich glaube zwar nicht an die OPERA-Messung, aber ein besonders stichhaltiges Argument ist das nicht.

  2. #2 Sascha Vongehr
    10/24/2011

    Das war ja klar, Du bist wieder 100% dabei rumzugroelen wovon Du keinen blassen Schimmer hast. ICARUS hat in keinster Weise belegt das die OPERA resultate falsch sind:
    http://www.science20.com/alpha_meme/icarus_proves_neutrinos_least_10_times_faster_light-83704

  3. #3 Andi
    10/24/2011

    Tomasso von »Quantum Diaries Survivor« kommt zu einem ähnlichen, aber nicht ganz gleichen Schluss wie du: http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/icarus_refutes_operas_superluminal_neutrinos-83684

    Wie dem auch sei, ich finde es jetzt spannend, herauszufinden, wie OPERA auf die Messwerte gekommen ist. Das hat so etwas von Abenteuer ;).

  4. #4 Leif Czerny
    10/24/2011

    Schön, dass nicht nur die Sensationmeldung, sondern auch ihre mögliche Widerlegung hier erscheinen-

  5. #5 Jörg
    10/24/2011

    Das war ja klar, Du bist wieder 100% dabei rumzugroelen wovon Du keinen blassen Schimmer hast.

    Huch, wer ist denn da mit dem falschen Bein aufgestanden?

  6. #6 Walter Orlov
    10/27/2011

    “Ein durchaus stichhaltiges Argument, das gegen die Messergebnisse von Opera spricht, liefern Andrew Cohen und der Nobelpreisträger Sheldon Glashow. Die beiden Theoretiker von der Boston University in Massachussetts haben berechnet, dass Neutrinos, die schneller als Licht fliegen, permanent Energie verlieren, da sie auf ihrem Flug Paare von Elektronen und Positronen aussenden… Wie die Forscher von “Icarus” in ihrer Vorabveröffentlichung berichten, haben sie bereits hundert Neutrino-Ereignisse ausgewertet. Sie hätten keine von Cohen und Glashow prognostizierten Elektronen-Positronen-Paaren in ihrem Detektor beobachtet.”

    http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/neutrinos-wo-rasen-sie-denn-11504678.html

    An sich selbst war es ein ziemlich lustiges Versuch, mit der Theorie das Experiment zu widerlegen 🙂

  7. #7 Bullet
    10/27/2011

    Nö, das ist nicht lustig, sondern durchaus statthaft. Tscherenkow-Strahlung ist wohlbekannt. Wenn diese Neutrinos wirklich überlichtschnell gewesen wären, wäre es ein tolles Ding gewesen, das durch eben eine Tscherenkow-Emission bestätigen zu können – oder auf der anderen Seite die Frage stellen zu können, wieso jener Effekt ausgerechnet bei superluiminalen Neutrinos nicht auftritt. Noch dazu ist ja das Experiment alles andere als fehlerunanfällig.

  8. #8 Bell
    10/27/2011

    Schnell noch ein Wort zu den angeblich überlichtschnellen Neutrinos, bevor man endgültig nichts mehr davon hört,
    ….
    Die Neutrinos hätten es gar nicht so schnell zu OPERA schaffen dürfen!
    ….
    und die Neutrinos an ICARUS sind niemals schneller als das Licht gewesen.
    ….
    Aber das ist dann alles endgültig so unwahrscheinlich, dass ich mal vertrauensvoll behaupte: Das war es dann für überlichtschnelle Neutrinos.

    … ja, daran erkennt man natürlich sehr deutlich, dass die Leute von Opera keine Ahnung haben!

    Anderenfalls hätten die ja keine Dinge gemessen, die sie gar nicht messen konnten.

    Es sollte doch, gerade in der der Wissenschaft, mit einem Minimum an Logik zu gehen!

    Und es liegt doch wirklich offen zu Tage, dass man nicht messen kann, was gar nicht gemessen werden kann.

  9. #9 Bell
    10/27/2011

    Anders gesagt:
    Wer Dinge misst, die man gar nicht messen kann, der glaubt nur deshalb daran was gemessen zu haben, weil er möchte ,dass es wahr ist, dass er was gemessen hat.

  10. #10 Jörg
    10/27/2011

    Bell: Blödsinn. OPERA hat die Messungen veröffentlicht weil sie sie überprüfen lassen möchten. Dass die Messungen “wahr” sind hat niemand behauptet. Und genau deswegen werden sie veröffentlicht, weil nur durch unabhängige Überprüfung Dinge “wahr” werden können. Nicht die Veröffentlichung selbst ist zu kritisieren, im Gegenteil; aber die Art der Veröffentlichung ohne internen Konsens ist ziemlich schlimm.

  11. #11 Bell
    10/28/2011

    Nun Jörg, das schließt doch aber die Möglichkeit ein, dass sich die Messungen doch noch als ‘wahr’ heraustellen könnten.

    Was dann natürlich bedeuten würde, dass die Neutrinos es eben doch so schnell zu Opera schaffen durften, wie sie es der Messung nach schafften …

    Dein Satz “Die Neutrinos hätten es gar nicht so schnell zu OPERA schaffen dürfen!” wäre demnach falsch, denn was die dürfen oder nicht dürfen, bestimmt bisher ja immer noch die Wirklichkeit.

    Und für Deine Anmerkungen zu den Ikarus-Neutrinos gilt dann natürlich ähnliches.

  12. #12 Jörg
    10/28/2011

    Dein Satz “Die Neutrinos hätten es gar nicht so schnell zu OPERA schaffen dürfen!” wäre demnach falsch, denn was die dürfen oder nicht dürfen, bestimmt bisher ja immer noch die Wirklichkeit.

    Nett aus dem Kontext gerissen…der Satz ist richtig, denn er spricht darüber was passieren würde wenn die Cohen-Glashow-Strahlung so funktioniert. Und die ist direkt aus dem Standardmodell abgeleitet, also die beste Wirklichkeit die wir kennen.

  13. #13 Bell
    10/28/2011

    also die beste Wirklichkeit die wir kennen.

    Ich sags mal so: Wer das beste Modell über die Wirklichkeit, welches er kennt, penetrant mit der besten Wirklichkeit die er kennt verwechselt, ist vermutlich auch nicht mehr in der Lage zu erkennen, ob er etwas glaubt, weil es wahr ist, oder weil er möchte, dass es wahr ist.

  14. #14 Bullet
    10/28/2011

    Na dann mal los: wie unterscheidest du das Modell von der “echten” Wirklichkeit?

  15. #15 Bell
    10/29/2011

    Nun, fällt mir ein Apfel auf den Kopf, befinde ich mich gewisslich nicht in jener besten Wirklichkeit, die Jörg bekannt ist.

    Und da überlichtschnelle Neutrinos in der besten Wirklichkeit, die Jörg bekannt ist, gar nicht existieren können, bleibt ihnen als Bühne, und darin gleichen sie einem fallenden Apfel, ja ebenfalls nur die ‘echte Wirklichkeit’.

  16. #16 ralfkannenberg
    11/01/2011

    Und da überlichtschnelle Neutrinos in der besten Wirklichkeit, die Jörg bekannt ist, gar nicht existieren können

    Hallo Bell,

    ich verstehe nicht, was Du sagen willst: Man nimmt an, dass sie existieren und folgert dann einen Widerspruch. Die erste Annahme ist also eine Wirklichkeit, in der sie existieren und eine solche Wirklichkeit wurde uns vom OPERA-Experiment genannt.

    Nun hat man eine andere Wirklichkeit, die experimentell sehr gut abgesichert ist und die in Widerspruch zum OPERA-Experiment steht.

    Da beide Modelle nicht gleichzeitig zutreffend sein können, muss man nun eben nach (mindestens) einem Fehler suchen. Was so einfach tönt erfordert indes das Know-How hochkompetenter Spezialisten und nicht die Kaffeepausen-Einträge der Blogger hier (zu denen ich auch gehöre).

    Freundliche Grüsse, Ralf

  17. #17 BreitSide
    11/01/2011

    Nun, fällt mir ein Apfel auf den Kopf, befinde ich mich gewisslich nicht in jener besten Wirklichkeit, die Jörg bekannt ist.

    Manchmal denk ich bei Dir nicht an fallende, sondern an faulende Äpfel.

  18. #18 Bell
    11/02/2011

    1) Die erste Annahme ist also eine Wirklichkeit, in der sie existieren und eine solche Wirklichkeit wurde uns vom OPERA-Experiment genannt.

    2) Nun hat man eine andere Wirklichkeit, die experimentell sehr gut abgesichert ist und die in Widerspruch zum OPERA-Experiment steht.

    3) Da beide Modelle nicht gleichzeitig zutreffend sein können, (…)

    @Ralf, Du machst den gleichen Denkfehler wie Jörg.

    1) — Es handelt sich nicht um eine Annahme, sondern um eine Messung. Es wurde gemessen, dass sich Neutrinos überlichtschnell bewegen (können).

    Es handelt sich auch nicht um ‘eine Wirklichkeit’ oder um ‘eine solche Wirklichkeit’, sondern um die Wirklichkeit … und es gibt nur eine einzige Wirklichkeit und nicht etwa derer mehrere.

    Messungen sind nur in dieser einzig existierenden Wirklichkeit möglich … es gibt keine weiteren Wirklichkeiten in denen man Messungen vornehmen könnte.

    2) — Da handelt es sich eben nicht um eine Wirklichkeit, sondern um ein Modell, um graue Theorie darüber, wie die Wirklichkeit wohl beschaffen sein könnte.

    Und es ist auch völlig wurscht, wie oft diese sehr graue Theorie ‘bestätigt’ wurde, es bleibt graue Theorie über die Wirklichkeit … und es reicht eine einzige Messung aus der Wirklichkeit, diese graue Theorie zu stürzen, zumindest aber stark abzuändern.

    3) — Es gibt keine zwei Modelle … es gibt nur die Wirklichkeit und die graue Theorie über die Wirklichkeit.
    ===============
    Wenn Jörg in seiner Überschrift schreibt
    “Das war es dann für überlichtschnelle Neutrinos” so suggeriert er doch, die wären durch die Wirklichkeit widerlegt.

    Jörgs Suggestion (die sich durch den ganzen Blogeintrag zieht) dreht die Logik doch völlig um. Nicht Theorien widerlegen Messungen, sondern Messungen Theorien.

  19. #19 Allewetter
    11/02/2011

    Und was sagen die Gummibärchen dazu ?

  20. #20 ralfkannenberg
    11/04/2011

    @Ralf, Du machst den gleichen Denkfehler wie Jörg.

    Hallo Bell,

    ohne Dir zu nahe treten zu wollen, aber vielleicht vereinfacht sich das ganze dadurch, dass Du das Wort “Wirklichkeit” nicht mehr verwendest. Ich will nicht ausschliessen, dass Du der einzige hier bist, der dieses Wort korrekt verwendet; dadurch, dass Du Dich aber in einer Diskussion befindest, erschwert es die Kommunikation wesentlich, wenn Du die Worte anders verwendest als Deine Diskussionspartner.

    Zumal es hier primär um Neutrinos und nicht um eine Deutung des Begriffs der “Wirklichkeit” geht.

    Freundliche Grüsse, Ralf

  21. #21 haereticus
    11/21/2011

    @Ralph @Bell

    Nachdem ich jetzt auf diesen interessanten Blog gestossen bin, möchte ich
    zum letzthin diskutierten Rand-Thema ‘Wirklichkeit’ eine Kleinigkeit beitragen.

    Man stelle sich einmal die Frage, was ohne den Menschen eigentlich bestünde,
    bzw. sich abspielte. Schon die einfachste Überlegung zeigt dann, dass die
    Antwort darauf wohl unser verallgemeinerter Begriff ‘Wirklichkeit’ sein dürfte.

    Wenn man aber von verschiedenen Wirklichkeiten zu sprechen beginnt, kommt zunehmend
    die menschliche subjektive Gestaltungskraft in’s Spiel, die dann eben verschiedene
    Zerrbilder dieser letztlich unergründlichen ‘objektiven Wirklichkeit’ hervorzaubert.

    Diese Zerrbilder können zu den unterschiedlichsten Theorien bzw. Philosophien über
    die Wirklichkeit führen, die man dabei mit ‘Natur’ zu bezeichnen pflegt.

    Um nicht völlig in die Irre zu gehen, hat man sich seit einigen Jahrhunderten dazu
    durchgerungen, sogenannte Experimente mit der Natur anzustellen, bei denen die
    subjektive Komponente möglichst eliminiert wird. Die Ergebnisse werden dann als Prüfsteine
    für die Plausibilität von Theorien gesehen und verwendet.

    Dennoch bleibt die Nahtstelle zwischen Subjekt und Objekt unübersichtlich und letztlich
    komplex verzahnt, wie eine fraktale Grenzschicht zweier Räume.

    Man muss immer mit Überraschungen rechnen, wenn man sich dieser Grenzschicht nähert!
    Aber das macht das Ganze so interessant, meine ich.

    Grüsse

    haereticus

  22. #22 Bell
    11/22/2011

    Nun ja, haeretikus, aber um mal den Bezug zu den schnellen Neutrinos nicht aus den Augen zu verlieren:

    Es geht um die Frage, ob man mit den Ergebnissen eines Gedankenexperimentes, die Ergebnisse eines Experimentes widerlegen kann oder eben nicht.

    In der NZZ findet sich dazu von Ereditato die Bemerkung:

    Ein Experiment könne aber niemals durch theoretische Argumente, sondern nur durch ein anderes Experiment widerlegt werden.

    Und nun zu Icarus: Bei Icarus wurde eine Energieverteilung der detektierten Neutrinos gemessen, die nicht übereinstimmt mit der Energieverteilung, die theoretisch hätte gemessen werden müssen, wenn die Neutrinos mit Überlichtgeschwindigkeit geflogen wären.

    Von daher handelt es sich bei Icarus als Gegenargument, also ebenfalls um ein rein theoretisches Argument.

  23. #23 Bell
    11/22/2011

    Nun ja, haeretikus, aber um mal den Bezug zu den schnellen Neutrinos nicht aus den Augen zu verlieren:

    Es geht um die Frage, ob man mit den Ergebnissen eines Gedankenexperimentes, die Ergebnisse eines Experimentes widerlegen kann oder eben nicht.

    In der NZZ findet sich dazu von Ereditato die Bemerkung:

    Ein Experiment könne aber niemals durch theoretische Argumente, sondern nur durch ein anderes Experiment widerlegt werden.

    Und nun zu Icarus: Bei Icarus wurde eine Energieverteilung der detektierten Neutrinos gemessen, die nicht übereinstimmt mit der Energieverteilung, die theoretisch hätte gemessen werden müssen, wenn die Neutrinos mit Überlichtgeschwindigkeit geflogen wären.

    Von daher handelt es sich bei Icarus als Gegenargument, also ebenfalls um ein rein theoretisches Argument.

  24. #24 Bell
    11/22/2011

    Soweit es die überlichschnellen Neutrinos angeht, haereticus, geht es um die Frage, ob man mit den Ergebnissen eines Gedankenexperimentes, die Ergebnisse eines Experimentes widerlegen kann oder eben nicht.

    In der NZZ findet sich dazu von Ereditato die Bemerkung:

    Ein Experiment könne aber niemals durch theoretische Argumente, sondern nur durch ein anderes Experiment widerlegt werden.

    Und nun zu Icarus: Bei Icarus wurde eine Energieverteilung der detektierten Neutrinos gemessen, die nicht übereinstimmt mit der Energieverteilung, die der Theorie nach hätte gemessen werden müssen, wenn die Neutrinos mit Überlichtgeschwindigkeit geflogen wären.

    Von daher handelt es sich bei Icarus als Gegenargument, also ebenfalls um ein rein theoretisches Argument.

  25. #25 haereticus
    11/22/2011

    @Bell

    Alles, was wir denken, ist Theorie. Auch, wenn wir über die Ergebnisse eines
    Experimentes nachdenken, theoretisieren wir.

    Das kann man beliebig oft drehen und wenden.

    Wenn man dann oft genug dieselben Schleifen durchlaufen hat, ist man schließlich
    geneigt, sich auf gewisse Erkenntnisse zu verlassen.

    Ein einziges Experiment aber kann diese Situation ändern.

    Wir sind halt nur fehlbare Menschen.

    Grüsse

    haereticus

  26. #26 ralfkannenberg
    11/23/2011

    Von daher handelt es sich bei Icarus als Gegenargument, also ebenfalls um ein rein theoretisches Argument.

    Hallo Bell,

    ich verstehe diesen Einwand nicht: Bei jedem etwas komplexeren Experiment steckt doch jede Menge Theorie mit drin. Somit könnte man jedes neue Experiment, welches ein von OPERA abweichendes Resultat hat, mit dem Hinweis, es sei ein rein theoretisches Experiment, ablehnen.

    Freundliche Grüsse, Ralf

  27. #27 H.M.Voynich
    11/23/2011

    Die Relativitätstheorie sagt doch aber auch: ein hypothetisches überlichtschnelles Objekt läßt sich niemals auf unter c abbremsen.
    Liegt da nicht bereits eine generelle Unvereinbarkeit mit jeder Art von Bremsstrahlung vor?

  28. #28 ralfkannenberg
    11/24/2011

    Sehr geehrter Herr Voynich,

    wenn ich es richtig verstanden habe würden diese überlichtschnellen Neutrinos auch nicht unter c abgebremst, sie haben “nur” eine falsche Energieverteilung. “falsch” heisst in diesem Zusammenhang, dass die OPERA-Neutrinos eine Energieverteilung aufweisen, die überlichtschnellen Neutrinos nicht haben können.

    Freundliche Grüsse, Ralf Kannenberg

  29. #29 Explikianer
    02/03/2012

    @Alle Physiker: hier nur ein kurzer Hinweis, (auch wenn ich mich hier so ziemlich aufs Glatteis begebe) mal rein hypothetisch und zugegeben recht skurril, dennoch sollte man alles in Erwägung ziehen bevor man etwas vorschnell in die Tonne wirft… 😉

    Hypothese: die Neutrinos bewegen sich nicht schneller als das Licht, aber es gibt eine Art von Zeitsprungeffekt, (ein Sprung über virtuelle Raumdimensionen wäre ebenso möglich) die zwei Ereignisse erlaubt, jeweils von der ausstrahlenden Quelle, eine gegenwärtige und eine voreilende zukünftige Neutrinowellenfront… vergleichbare photonische Experimente wurden bereits von Prof. Nikolai KOZYREV durchgeführt, bzw. beobachtet.

    POSSIBILITY OF EXPERIMENTAL STUDY OF PROPERTIES OF TIME

    [Unpublished article by N. A. Kozyrev: English title as
    above; Pulkovo, “O VOZMOZHNOSTI EKSPERIMENTAL’NGO
    ISSLEDOVANIYA SVOYSTV VREMENI”, Russian, September 1967,
    pp 1-49]

    Quelle: Kozyrev’s Theory of Time

    Anmerkung: hierbei fachlich ernsthaft mitdiskutieren kann ich aber leider nicht, da ich kein Physiker bin sondern nur ein Sci – Fi – Fan… bin daher schon wieder weg, und störe hier nicht weiter.

    MfG 😉

  30. #30 Bullet
    02/06/2012

    Wenn du nicht ernsthaft mitdiskutieren kannst: warum wirfst du dann einfach irgendwas in die Runde?
    kurzer Hinweis an dich:

    Kozyrev theoretically has shown that intra-star nucleus reactions can not ensure a consuption of energy by stars for milliard years of their existance.

    Das nächste mal, wenn du irgendwas anschleppst, rechne vor, wieso das stimmt.