Schneller als das Licht

Es passiert nicht jeden Tag, dass wissenschaftliche Experimente Ergebnisse bringen, durch die eines der grundlegenden Gesetze der modernen Physik ins Wanken geraten könnte. Doch haben Forscher im Rahmen des OPERA-Experiments (Oscillation Project with Emulsion-tracking Apparatus) am vergangenen Donnerstag Resultate veröffentlicht, die darauf hindeuten, dass sich kleine Elementarteilchen – Neutrinos genannt – offenbar schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegt haben.

Hohe statistische Sicherheit

Beim OPERA-Experiment werden Neutrinos von einem großen Teilchenbeschleuniger im CERN bei Genf nach Gran Sasso geschossen, einem unterirdischen Labor in den italiensichen Abruzzen rund 720 Kilometer entfernt. Dort kommen sie etwa 2,4 Millisekunden später an. Neutrinos werden auch "Geisterteilchen" genannt, da sie unbemerkt durch Materie und menschliche Körper hindurchgehen. Neutrinos interagieren nur selten mit anderer Materie und sind elektrisch neutral. Ihre Ankunft kann im Labor von Gran Sasso auf 10 milliardstel Sekunden (Nanosekunden) genau bestimmt werden. Außerdem ist die Flugstrecke nach CERN-Angaben auf 20 Zentimeter genau vermessen. Die Forscher haben seit Beginn des Experiments die Flugzeit von rund 16.000 Neutrinos gestoppt und so mittlerweile eine relativ hohe statistische Sicherheit erreicht. Die geisterhaften Elementarteilchen scheinen demnach im Durchschnitt rund 60 Nanosekunden früher aufzutauchen als das mit Lichtgeschwindigkeit möglich wäre.

Oder anders ausgedrückt: Die Neutrinos reisten mit einer Geschwindigkeit von 300.006 Kilometern in der Sekunde. Lichtgeschwindigkeit wird normalerweise bei 299.792 Kilometern pro Sekunde gemessen. "Sollte sich das bestätigen, wäre es ein ganz schön faszinierendes Ergebnis", sagte Ask Emil Jensen, Doktorand der Physik am Niels Bohr Institute in Kopenhagen. "Es würde diametral dem entgegenlaufen, was wir in den vergangenen 100 Jahren geglaubt haben."

Euphorie und Skepsis

Während einige Wissenschaftler euphorisch reagierten, blieben viele andere skeptisch. Immerhin wäre es möglich, dass ein Messfehler oder ein Fehler in der Versuchsanordnung die vermeintlich höhere Geschwindigkeit verursacht haben könnte. "Die Relativitätstheorie ist einer der Eckpfeiler der Physik", gab Johan Bijnens, Teilchenphysiker an der Universität von Lund in Schweden zu bedenken. "Sollte sie tatsächlich nicht stimmen, hätten wir große Schwierigkeiten uns davon zu lösen." Er warnte gleichzeitig davor, voreilige Schlüsse zu ziehen. Die Ergebnisse aus Genf müssten eingehend geprüft werden. "Deshalb lautet meine erste Reaktion: Sie müssen etwas übersehen haben."

"Man muss vorsichtig sein", stimmte auch Caren Hagner zu. Sie ist Physikerin an der Universität Hamburg und Mitglied des OPERA-Teams. Sie bezeichnet sich selbst als eines der Mitglieder der Gruppe, die den Ergebnissen sehr skeptisch gegenüber stand und lange gegen eine Veröffentlichung zu einem so frühen Zeitpunkt war. "Wir könnten uns bei der Entfernung vermessen haben, oder die Zeitmessung stimmt nicht ganz. Oder - da wir statistische Methoden bei der Geschwindigkeitsmessung der Neutrinos einsetzen – könnte es sich um einen statistischen Fehler handeln."

"Wir wissen nicht viel über Neutrinos"

"Neutrinos sind überall aber sie gehören zu den Elementarteilchen, über die wir momentan noch nicht all zu viel wissen", sagte Ask Emil Jensen. "Wir wissen, dass es drei verschiedene Typen gibt. Sie scheinen eine Masse zu besitzen – zumindest einige von ihnen – anders als in der Modelltheorie der Teilchenphysik beschrieben. Deshalb ist jede Art der Forschung mit Neutrinos hochinteressant."

Die meisten Wissenschaftler sind sich jedenfalls einig, dass man zunächst vorsichtig mit den Teilchen umgehen sollte, die angeblich die Lichtgeschwindigkeit durchbrochen haben. "Ich denke, bevor man Albert Einstein und seine Erkenntnisse in den Wind schreibt", meinte Caren Hagner, "ist die Wahrscheinlichkeit, dass es sich lediglich um einen versteckten Fehler gehandelt hat, sehr groß."

Autorin: Sonia Phalnikar

Redaktion: Andreas Sten-Ziemons