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Causa
Anmeldungsdatum: 30.07.2011
Beiträge: 49
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 Causa Verfasst am: 25. Sep 2011 21:31 Titel: Relativitätstheorie und Neutrinos (Cern) |
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Hallo,
wie die meisten von euch schon sicherlich gelesen haben, haben die Jungs in Cern bei der Geschwindigkeitsmessung von Neutrinos bemerkt, dass die Nneutrinos schneller sind als das Licht sind. Vorausgesetzt dass keine Messfehler vorliegen;
welche Auswirkungen hätte das für die Relativitätstheorie und unser heutiges physikalisches Weltbild?!
MfG
Causa
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Danke an alle die mir beim beantworten meiner Fragen helfen! |
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BalistiX
Anmeldungsdatum: 17.05.2011
Beiträge: 151
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| BalistiX Verfasst am: 25. Sep 2011 21:42 Titel: |
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Soweit ich das verstanden habe ergibt sich daraus folgendes:
Da sich zumindest Einsteins spezielle Relativitätstheorie darauf stützt, dass nicht schneller als Licht sein kann, würden einige der Aussagen der SRT korrigiert, wenn nicht sogar außer Kraft gesetzt werden müssen.
Desweiteren wäre es ein Indiz für die Richtigkeit der String-Theorie, da sich die Schnelligkeit der Neutrinos möglicherweise dadurch erklären lassen könnte, dass sie "eine Abkürzung durch eine andere Dimension" genommen haben. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 25. Sep 2011 21:46 Titel: Re: Relativitätstheorie und Neutrinos (Cern) |
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| Causa hat Folgendes geschrieben: |
welche Auswirkungen hätte das für die Relativitätstheorie und unser heutiges physikalisches Weltbild?!
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Das hätte sehr wahrscheinlich keine Auswirkungen auf die RT sondern auf die Quantenelektrodynamik. Wenn die Messwerte nämlich stimmen sollten, dann wäre die naheliegende Schlussfolgerung, dass Photonen eine Ruhemasse haben. Dass sie damit in den Zoo der Elementarteilchen aufgenommen werden, wäre zwar überraschend, würde allerdings nicht an den Fundamenten unseres physikalischen Weltbilds rütteln. Die Teilchenphysik ist ja ohnehin eine ziemlich große Baustelle und bis jetzt weiß man noch nicht einmal, wer oder was Elementarteilchen ihre Masse verleiht. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18088
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| TomS Verfasst am: 25. Sep 2011 22:18 Titel: |
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| BalistiX hat Folgendes geschrieben: | | Desweiteren wäre es ein Indiz für die Richtigkeit der String-Theorie, da sich die Schnelligkeit der Neutrinos möglicherweise dadurch erklären lassen könnte, dass sie "eine Abkürzung durch eine andere Dimension" genommen haben. |
Das glaube ich nicht, denn die Stringtheorie besagt nicht unbedingt, dass die Geometrie der Extradimensionen eine Abkürzung zulässt. Zumindest kenne ich kein mathematisches Modell der Stringtheorie, das dies voraussagt. Und weder kenne ich einen Stringtheoretiker - noch lese ggw. dazu etwas im Netz - dass dies eine mögliche Erklärung wäre.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Zuletzt bearbeitet von TomS am 25. Sep 2011 22:38, insgesamt einmal bearbeitet |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18088
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| TomS Verfasst am: 25. Sep 2011 22:36 Titel: Re: Relativitätstheorie und Neutrinos (Cern) |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Wenn die Messwerte nämlich stimmen sollten, dann wäre die naheliegende Schlussfolgerung, dass Photonen eine Ruhemasse haben. Dass sie damit in den Zoo der Elementarteilchen aufgenommen werden, wäre zwar überraschend, würde allerdings nicht an den Fundamenten unseres physikalischen Weltbilds rütteln. Die Teilchenphysik ist ja ohnehin eine ziemlich große Baustelle und bis jetzt weiß man noch nicht einmal, wer oder was Elementarteilchen ihre Masse verleiht. |
Das sehe ich anders. Wenn Photonen eine Masse hätten, dann wäre immer noch zu klären, wieso die Neutrinos sozusagen im Mittel schneller wären als es das Licht im Mittel ist.
Betrachten wir (Konvention c=1) die Beziehung zwischen E und v:
Für gleiches E müsste die Geschwindigkeit umso näher bei Eins liegen, je kleiner m ist. Da wird nun aber davon ausgehen dürfen, dass die Neutrinomasse (einige eV bis hinunter zu einigen hunderstel eV) deutlich größer ist als die Photonenmasse (< 1×10^−18 eV !) müssten die Neutrinos also im Mittel immer noch langsamer sein Photonen.
Demzufolge würde es sich um einen winzigen Bruchteil an Neutrinos handeln, die zufälligerweise etwas schneller als Photonen wären. Aber dies würde entweder bedeuten, dass wir uns bei der Neutrinomasse um viele Größenordnungen irren (wobei es midestens eine Neutrinosorte mit einer derart großen Masse von knapp 1 eV gibt), oder dass hier extrem hohe Neutrinoenergien vorlägen, denn nur dadurch wäre eine Geschwindigkeitsdifferenz erklärbar.
Meiner Meinung nach sollten wir hier ziemlich zurückhaltend mit irgendwelchen spekulativen Erklärungen sein; am wahrscheinlichsten ist immer noch, das systematische Fehler im Experiment bzw. in der Auswertung vorliegen.
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BalistiX
Anmeldungsdatum: 17.05.2011
Beiträge: 151
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| BalistiX Verfasst am: 25. Sep 2011 22:39 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | BalistiX hat Folgendes geschrieben: | | Desweiteren wäre es ein Indiz für die Richtigkeit der String-Theorie, da sich die Schnelligkeit der Neutrinos möglicherweise dadurch erklären lassen könnte, dass sie "eine Abkürzung durch eine andere Dimension" genommen haben. |
Das glaube ich nicht, denn die Stringtheorie besagt nicht unbedingt, dass die Geometrie der Extradimensionen eine Abkürzung zulässt. Zumindest kenne ich kein mathematisches Modell der Stringtheorie, das dies voraussagt. Und weder kenne ich einen Stringtheoretiker - noch lese ggw. dazu etwas im Netz - dass dies eine mögliche Erklärung wäre. |
Sollte das nicht stimmen, dann entschuldige ich mich. Ich selbst bin nicht so bewandert in der String-Theorie. Meine Aussagen stützen sich auf einen Artikel in der Süddeutschen Zeitung.  |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18088
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| TomS Verfasst am: 25. Sep 2011 22:45 Titel: |
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Ich sage nicht, dass das falsch ist; das kann ich mir nicht anmaßen. Im Rahmen der Stringtheorie (die es als einheitliche und abgeschlossene Theorie heute sowieso nicht gibt) werden immer wieder neue Modelle und Erklärungen für alles mögliche entwickelt.
Ich sage nur, dass ich das für extrem unwahrscheinlich halte und dass man ggw. am besten sehr zurückhaltend mit irgendwelchen Erklärungen sein sollte.
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Causa
Anmeldungsdatum: 30.07.2011
Beiträge: 49
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| Causa Verfasst am: 27. Sep 2011 13:48 Titel: |
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Danke an alle, hat mir sehr weiter geholfen.
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Danke an alle die mir beim beantworten meiner Fragen helfen! |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18088
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| TomS Verfasst am: 02. Okt 2011 11:21 Titel: |
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Hier nochmal eine Überlegung, um dem Vorurteil entgegenzutreten, die Resultate könnten irgendwie mittels einer nicht-verschwindenen Photonenmasse erklärt werden. Zur Erinnering: v=c ist eine universelle Gechwindigkeit die für alle masselosen Teilchen gilt und die im Kern die Lorentzinvarianz aller bekannten Theorien betrifft; d.h. sie gilt nicht nur spezifisch für Licht.
(Im Folgenden setze ich aus Bequemlichkeit wie so oft in der Physik c=1).
Betrachten wir zunächst
n steht dabei für Photonen und Neutrinos.
Umformen ergibt:
Betrachten wir nun die gemessene Abweichung von v=c:
Setzen wir für die Photonenenergie ca. 1 eV an (sichbares Licht bis nahes UV), für die Neutrinoenergie dagegen 1 MeV (bis ca. 1 GeV) aus einem Beschleunger. Die Neutrinomasse schätzen wir nach oben ebenfalls im 1 eV Bereich ab, die Photonenmasse dagegen mit kleiner 10^-18 eV (ggw. experimentelle Obergrenze).
Setzen wir also
Wobei \zeta im Bereich von 10^-18 liegt, während z im Bereich von 1 liegt.
Dann gilt
und damit
)
Einsetzen zeigt sofort, dass dieser Ausdruck für physikalisch sinnvolle Werte der Energien negativ ist, während aus dem genannten Experiment ein positiver Wert folgt. Eine nicht-verschwindende Photonemasse kann das Ergebnis also nicht erklären.
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 02. Okt 2011 16:11 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | die Photonenmasse dagegen mit kleiner 10^-18 eV (ggw. experimentelle Obergrenze) |
Wie sehen diese Experimente denn aus? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18088
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| TomS Verfasst am: 02. Okt 2011 20:18 Titel: |
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Du stellst Frage! Ich bin Theoretiker und nehme die experimentellen Ergebnisse zur Kenntnis:-) Nein im Ernst, ich habe auch eben gerade gegoogelt und folgende Übersicht gefunden.
http://arxiv.org/abs/0809.1003
Photon and Graviton Mass Limits
Authors: Alfred Scharff Goldhaber, Michael Martin Nieto
(Submitted on 5 Sep 2008 (v1), last revised 5 Oct 2010 (this version, v5))
Abstract: Efforts to place limits on deviations from canonical formulations of electromagnetism and gravity have probed length scales increasing dramatically over time.Historically, these studies have passed through three stages: (1) Testing the power in the inverse-square laws of Newton and Coulomb, (2) Seeking a nonzero value for the rest mass of photon or graviton, (3) Considering more degrees of freedom, allowing mass while preserving explicit gauge or general-coordinate invariance. Since our previous review the lower limit on the photon Compton wavelength has improved by four orders of magnitude, to about one astronomical unit, and rapid current progress in astronomy makes further advance likely. For gravity there have been vigorous debates about even the concept of graviton rest mass. Meanwhile there are striking observations of astronomical motions that do not fit Einstein gravity with visible sources. "Cold dark matter" (slow, invisible classical particles) fits well at large scales. "Modified Newtonian dynamics" provides the best phenomenology at galactic scales. Satisfying this phenomenology is a requirement if dark matter, perhaps as invisible classical fields, could be correct here too. "Dark energy" {\it might} be explained by a graviton-mass-like effect, with associated Compton wavelength comparable to the radius of the visible universe. We summarize significant mass limits in a table.
Comments: 42 pages Revtex4. This version contains corrections and changes contained in the published version, Rev. Mod. Phys. 82, 939-979 (2010), with a few additions
Subjects: High Energy Physics - Phenomenology (hep-ph); Astrophysics (astro-ph); General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc); High Energy Physics - Theory (hep-th)
Journal reference: Rev.Mod.Phys.82: 939-979,2010
DOI: 10.1103/RevModPhys.82.939
Report number: YITP-SB-08-35, LA-UR-08-05197
Cite as: arXiv:0809.1003v5 [hep-ph]
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