OPERA-Experiment

Überlichtschnelle Neutrinos: Forscher identifizieren mögliche Fehlerquellen bei OPERA

Im September 2011 ergaben Messungen des OPERA-Experiments, dass Neutrinos die 730 Kilometer lange Strecke vom Forschungszentrum CERN bei Genf zum Gran-Sasso-Labor in Italien 60 Nanosekunden schneller zurücklegen als das Licht. Schon damals waren viele der beteiligten Wissenschaftler nicht überzeugt von dem sensationellen Ergebnis, das weitreichende Folgen für die Physik hätte, und machten sich auf Fehlersuche.

Das GPS-Signal wird oberirdisch zur synchronisierung einer Atomuhr verwendet. Ein Lichtleiter führt das Signal unterirdisch in die Hauptuhr des OPERA-Experiments.
Prinzipskizze des OPERA-Uhrensystems

Nun gibt das OPERA-Team erstmals zwei mögliche Fehlerquellen bekannt, die die im Experiment gemessene Flugzeit der Neutrinos verfälscht haben könnten. Zum einen betrifft es den Taktgeber einer Atomuhr, die die Forscher benötigen, um die Zeitmessung auf Senderseite mit der Zeitmessung auf der Empfängerseite mithilfe eines GPS-Signals zu synchronisieren. Aus der Entstehungs- und Ankunftszeit der Neutrinos können sie so die genaue Flugzeit der Elementarteilchen ermitteln. Ein auf dem Taktgeber beruhender Messfehler sollte allerdings zu einer Überschätzung der Flugzeit führen - die Neutrinos wären demnach also noch schneller als bisher angenommen.

Die Grafik zeigt den Weg des Neutrinostrahls vom CERN bis zu OPERA. Ein vergrößerter Ausschnitt zeigt den Verlauf des Tunnels unter dem CERN, der die französisch-schweizerische Grenze überquert und mit einem Gefälle von 5,6 Prozent eine Targetkammer und zwei Myonendetektoren passiert. Am Ende des Tunnels läuft der Strahl direkt weiter durch das Erdreich unter den Alpen bis zum Untergrundlabor im Gran-Sasso-Massiv bei Rom.
Tunnel zu OPERA

Als weitere Fehlerquelle haben die Wissenschaftler den Anschluss eines Glasfaserkabels in Verdacht, das das externe GPS-Signal zur Atomuhr des OPERA-Experiments leitet. Während der Messung hat die Übertragung womöglich nicht einwandfrei funktioniert. Wenn dies der Fall war, sollte die Flugzeit der Neutrinos unterschätzt worden sein - sie wären also möglicherweise doch nicht schneller als das Licht.