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Interview über die möglichen Fehlerquellen : Messfehler könnten Überlichtgeschwindigkeit erklären

  • Aktualisiert am

Caren Hagner am Forschungszentrum Desy bei Hamburg Bild: Desy

Neutrinos doch nicht schneller als Licht? Der Befund aus dem vergangenen Jahr könnte sich nach der Entdeckung von zwei potentiellen Messfehlern bald zerschlagen. Ein Gespräch mit Caren Hagner, der Leiterin der deutschen Forschergruppe, die am Opera-Experiment beteiligt ist.

          Frau Hagner in der kurzen Mitteilung, die gestern verschickt wurde, werden zwei potentielle Fehlerquellen genannt, die die Messungen im vergangenen Jahr möglicherweise im neuen Licht erscheinen lassen. Der eine ist „flapsig gesagt“ ein schiefer Stecker, der andere eine Korrektur am Taktgeber der Opera-Hauptuhr.

          Es hat nichts damit zu tun, dass das Satellitennavigations-System nicht funktioniert, wie es bisweilen verbreitet wird. Beide potentiellen Fehlerquellen sitzen in der Elektronik vor dem eigentlichen Opera-Detektor. Im Labor an der Oberfläche hat man GPS-Empfänger mit einer Atomuhr. Von dort aus läuft ein acht Kilometer langes Glasfaserkabel in den Gran-Sasso-Tunnel in das unterirdische Labor des Opera-Detektors. Das Glasfaserkabel läuft in ein Kästchen, das das Lichtsignal in ein elektronisches Signal verwandelt. Danach kommt die Opera-Master-Clock, ein Taktgeber unten im Tunnel, der direkt am Detektor sitzt.

          Und das Glasfaserkabel war schief am Kästchen angeschraubt?

          Wir haben jetzt durch Detektivarbeit und etwas Glück festgestellt, dass es einen Unterschied macht, wie das Kabel angeschraubt ist. Je nach Position des Steckers kann das umgewandelte elektronische Signal verzögert sein. Wir haben festgestellt, weicht das Kabel nur ein wenig von der idealen Position ab, kommt nur ein Teil des Signals im Kästchen an. Abhängig von der Signalhöhe des Eingangssignals kann die Verzögerung  bis zu hundert Nanosekunden betragen.

          Der Effekt des schiefen Steckers wäre, dass die Neutrinos langsamer gewesen wären, als sie es gemessen haben.

          Ja. Wir wissen aber nicht, wie schief der Stecker bei unseren Messungen im vergangenen Jahr tatsächlich gesteckt hat und wie groß damit die zeitliche Verzögerung gewesen war. Wir können im Moment nur die Größenordnung abschätzen. Wir arbeiten jedoch daran den Effekt des Steckers aus anderen Daten des Detektors heraus zu berechnen. Das wird aber noch etwas dauern. Der Stecker könnte tatsächlich ein Grund dafür sein, dass wir überlichtschnelle Neutrinos gemessen haben.

          Aber es gibt noch die Hauptuhr hinter dem Kästchen, die man nun korrigieren muss.

          Das ist die Hauptuhr, sie erhält einen Oszillator. Wir haben gesehen, dass der aktuelle Wert des Taktgebers minimal von demjenigen abweicht, den wir früher gemessen haben. Wir müssen das korrigieren. Diese Korrektur würde die Neutrinos noch schneller machen. Im Moment sieht es so aus, als ob diese beiden Effekte zusammen gerade die vorher gemessene Abweichung von 60 Nanosekunden erklären könnten. Dann hätte man dann möglicherweise genau die Ankunftszeit der Neutrinos, die man erwarten würde, wenn die Teilchen sich mit  Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. 


          Wie groß sind die prognostizierten Messfehler?

          Die Analysen laufen noch, in einigen Wochen können wir die Messfehler quantifizieren. Aber wir müssen auf jeden Fall mit einem neuen Neutrinostrahl nachmessen, das ist ganz klar.

          Und das soll im Mai erfolgen?

          Ja, dann könnten die anderen Neutrinodetektoren, die ebenfalls im Gran-Sasso-Tunnel untergebracht sind – Borexino, LVD, Icarus – auch an den Flugzeitmessungen teilnehmen. Dann hätte man die Gelegenheit, die Messergebnisse direkt zu vergleichen. Dann hätte man bis zu vier verschiedene Zeitmesssysteme. Dass die anderen Experimente an den neuen Messungen teilnehmen, ist wichtig für die Glaubwürdigkeit. Man muss jetzt mit der größtmöglichen Genauigkeit und Redundanz messen.

          Und wenn die Messergebnisse die gleichen Ergebnisse liefern?

          Auch wenn der Effekt der überlichtschnellen Neutrinos verschwinden sollte, darf man sich nicht zufrieden geben. Man muss nach weiteren möglichen Fehlerquellen suchen. Man muss das GPS-System und die Entfernung zwischen Startort und Zielort überprüfen. Wir sind in der Checkliste immer noch nicht durch. Und deshalb weiß man nicht, ob nicht an irgendeiner anderen Stelle eine Fehlerquelle lauert.

          Wie geht man mit der Häme um?

          Das werden wir jetzt sehen. Natürlich kommen jetzt die Fragen, warum haben wir im vergangenen Jahr so vorschnell veröffentlicht. Einige der Opera-Kollaboration haben davor gewarnt. Und das scheint sich jetzt - wenn so will – gewissermaßen zu rächen.

          Es ist doch ungewöhnlich, dass man Messfehler eingesteht.

          Wir haben lange überlegt, ob wir die Mitteilung rausgeben. Die Mehrheit der Kollaboration hat sich dafür entschieden. Uns ist es sehr wichtig, dass wir den möglichen Fehler bei uns finden, bevor wir von anderen Experimenten darauf hingewiesen werden. Es geht um unsere Glaubwürdigkeit und unsere Fähigkeit zur Selbstkritik. Vor allem geht es um die Glaubwürdigkeit der anderen Messungen, die von Opera vorgenommen werden. Etwa den Neutrino-Oszillationen, bei dem wir nachweisen wollen, dass künstlich erzeugte Neutrinos auf dem Weg ihre Identität wechseln.

          Frau Hagner, ich bedanke mich für das Gespräch.

          Das Interview führte Manfred Lindinger
           

          Quelle: F.A.Z.

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