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Neutrinos : 4:0 für Einstein

Blick in das Innere des Opera-Detektors Bild: Opera

Was man schon lange vermutet hat, ist nun Gewissheit: Dass sich Neutrinos angeblich schneller ausbreiteten als das Licht, beruhte auf einem Messfehler.

          Albert Einstein kann endlich wieder aufatmen und mit ihm alle, die seiner Relativitätstheorie schon immer fest vertraut haben. Denn das kosmische Tempolimit, wonach sich nichts schneller ausbreiten kann als das Licht, behält seine unangetastete Gültigkeit. Neue Messungen haben den irritierenden Befund einer europäischen Forschergruppe aus dem vergangenen Jahr, wonach künstlich erzeugte Neutrinos angeblich mit Überlichtgeschwindigkeit geflogen waren, jetzt endgültig widerlegt und damit alle Zweifel ausgeräumt. Verkündet wurden die neuen Ergebnisse am Freitag bei der „International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics“ in Kyoto, Japan.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Der Stecker wars

          Die neuen Messungen, an denen neben Opera auch drei weitere Experimente beteiligt waren, zeigen, dass die ungeladenen Elementarteilchen sich strikt an das Einsteinsche Tempogebot halten. Offenkundig beruhte die beobachtete Geschwindigkeitsverletzung der ungeladenen Elementarteilchen auf einem Messfehler, verursacht von einer nicht korrekten Steckverbindung.

          Im September 2011 sorgten die Forscher des Opera-Experiments für Schlagzeilen mit der Meldung, Neutrinos hätten die Strecke vom Erzeugungsort, dem Forschungszentrum Cern bei Genf, bis zum 730 Kilometer entfernt gelegenen Detektor im Gran-Sasso-Massiv bei Rom um rund 60 Milliardstelsekunden (Nanosekunden) schneller zurückgelegt, als es einem Lichtstrahl möglich gewesen wäre. Die minimale Geschwindigkeitsverletzung reichte aus, eine unerschütterliche Säule der Physik mächtig ins Wanken zu bringen: Die Spezielle Relativitätstheorie. Kaum waren die Opera-Forscher mit ihrer spektakulären Nachricht an die Öffentlichkeit getreten, wurden auch schnell Zweifel an den Befunden laut. Kein seriöser Forscher wollte wirklich auf die Richtigkeit der Ergebnisse wetten. „Das muss ein Messfehler sein“, war die einstimmige Meinung in der Forschergemeinde, auch wenn sich rasch Theorien verbreiteten, die die Geschwindigkeitsverletzung der Neutrinos zu erklären versuchten, mit zum Teil windigen Ideen. Und auch aus der eigenen Gruppe wurde Kritik laut. Einige der an dem Neutrinomessungen beteiligten Forscher wie Karen Hagner von der Universität Hamburg, hatten der Vorabveröffentlichung der ersten Ergebnisse nicht zu gestimmt. Sie hielt den Zeitpunkt, an dem man mit den Resultaten an die Öffentlichkeit gegangen ist, für einen derart ungewöhnlichen Effekt wie die Überlichtgeschwindigkeit, für verfrüht. Die Sprecherin der bei Opera beteiligten deutschen Forschergruppe hätte sich wie andere Kollegen noch mehr Tests gewünscht, um ganz sicher zu sein, dass kein Messfehler vorliegt.

          Verwirrung durch neue Messungen

          Es begann eine akribische Fehlersuche, bei der die Forscher von Opera alle Komponenten ihres Experiments auf mögliche Fehlerquellen abklopften - zunächst allerdings ohne sichtlichen Erfolg. Als man im Oktober die Messungen mit einem gepulsten Neutrinostrahl, der eine präzisere Flugzeitmessung ermöglichte, wiederholte, kam abermals Verwirrung auf. Denn die neuen Daten bestätigten sogar die ursprünglichen Resultate.

          Dann ist das eingetreten, was kommen musste. Fünf Monate später gaben die Physiker des Opera-Experiments Ende Februar bekannt, zwei Messfehler identifiziert zu haben, die möglicherweise falsche Start- und Ankunftszeiten bei den Flugzeitmessungen geliefert haben. Eine Fehlerquelle war ein Stecker, der offenbar schief an einem Kästchen befestigt war. Was nach einem schlechten Scherz klang und den Forschern reichlich Spott bescherte, hatte offenkundig ungeahnte Auswirkungen. Ein zentrales Zeitsignal war dadurch verspätet am Taktgeber des Hauptuhr des Detektors angekommen, wodurch es zu Synchronisationsproblemen kam. Dadurch hatten die Neutrinos im vergangenen Jahr den Opera-Detektor schneller erreicht als erwartet. Zudem hatte ein Oszillator eines wichtigen Taktgebers des Experiments nicht korrekt funktioniert, was die tatsächliche Ankunftszeit der Neutrinos noch einmal beeinflusste und die Teilchen noch schneller machte. Wie stark sich die Effekte auf die bereits gemessenen Daten auswirkten, war jedoch unklar. Dummerweise konnten die Forscher des Opera-Experiments nicht mehr rekonstruieren, wie schief der Stecker im vergangenen Jahr tatsächlich angeschraubt war und wie schnell deshalb die Neutrinos in Wirklichkeit gewesen waren.

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