Überlichtgeschwindigkeit

[McWire]

Punkt1: Muss nicht automatisch, ist aber anzunehmen. Teilchenumwandlungen laufen ja stastisch und nicht konkret ab.

Punkt2: Mein Problem mit der medialen Darstellung ist, dass sich auf die Neutrinos gestürzt wird, obwohl nicht zweifelsfrei feststeht, dass sie die Verursacher der gemessenen Zeitabweichung sind.

[Agent Scullie]

@ Agent Scullie

Aber die Modulation geht bei der Oszillation verloren...

warum sollte das so sein?

Soweit ich das Experiment verstanden habe, könnte da vielleicht ein anderer Irrtum vorliegen.

Das Experiment geht grob zusammengefasst etwa so:

Man beschleunigt im CERN Protonen und schießt sie auf eine Barriere aus Kohlenstoff. Dabei entstehen Mesonen, die aus der Kollision entstehen und sich in Richtung des Neutrinodetektors bewegen. Während des Fluges nach Italien, wo der 400+ km entfernte Detektor steht, zerfallen diese Mesonen in Neutrinos, die dort dann detektiert werden.

Wie im Heise-Artikel geschrieben, kennt man den genauen Ort nicht an dem die Mesonen in Neutrinos zerfallen... man kann ihn nur anhand der fundamentalen Zerfallsdaten vorangegangener Experimente berechnen.

einen genauen Ort dürfte es überhaupt nicht geben. Solange man nicht misst, wann ein Meson zerfällt, ist der genaue Zeitpunkt des Zerfalls unbestimmt, und damit auch der Ort, wo der Zerfall eintritt. Aber selbst wenn man annehmen würde, dass für jedes Meson Ort und Zeit des Zerfalls wohlbestimmt seien, würde kaum für alle Mesonen der gleiche Zerfallsort herauskommen.

Vielleicht liegt also nicht der Fehler darin, dass die Neutrinos schneller als das Licht waren, sondern das während des Zerfallsprozesses die Zeit gewonnen wird, die die Neutrinos zu früh am Detektor sind.

dann müssten sich statt der Neutrinos eben die Mesonen oder irgendetwas beim Zerfall mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen. Überlichtgeschwindigkeit wäre so oder so erforderlich.

[McWire]

@ Agent Scullie

Aber die Modulation geht bei der Oszillation verloren... nicht die Neutrinos an sich.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
McWire schrieb nach 7 Minuten und 48 Sekunden:

Diese "verrückten" Neutrinos stellen ja [scheinbar] die ganze moderne Physik auf dem Kopf.

Soweit ich das Experiment verstanden habe, könnte da vielleicht ein anderer Irrtum vorliegen.

Das Experiment geht grob zusammengefasst etwa so:

Man beschleunigt im CERN Protonen und schießt sie auf eine Barriere aus Kohlenstoff. Dabei entstehen Mesonen, die aus der Kollision entstehen und sich in Richtung des Neutrinodetektors bewegen. Während des Fluges nach Italien, wo der 400+ km entfernte Detektor steht, zerfallen diese Mesonen in Neutrinos, die dort dann detektiert werden.

Wie im Heise-Artikel geschrieben, kennt man den genauen Ort nicht an dem die Mesonen in Neutrinos zerfallen... man kann ihn nur anhand der fundamentalen Zerfallsdaten vorangegangener Experimente berechnen.

Vielleicht liegt also nicht der Fehler darin, dass die Neutrinos schneller als das Licht waren, sondern das während des Zerfallsprozesses die Zeit gewonnen wird, die die Neutrinos zu früh am Detektor sind.

[xanrof]

Formeleditor, sieh hier:

https://secure.wikimedia.org/wikipedia/de/wiki/Formeleditor

Latex ist ok. MS Office für win hat das Teil, glaube ich, schon eingebaut. Außerdem gibts Freeware für Win. Wer auf Open Source steht, für den gibt in Libre-Office ein entsprechendes Programm und wer -wie ich- Mac nutzt, kann den "Formulator MathWL Weaver" nutzen, ist auch Freeware. Es gibt aber für jedes OS einige -kostenlose- Auswahlmöglichkeiten.

Ich denke, hier im Forum wird man eher weniger mutidimensionale Intergrationsgleichungen angeben. Da wird es dann tatsächlich auch etwas umständlich. Aber für Polynome mit einigen Wurzeln, Exponenten, Variablen + deren Indices sind diese Editoren ganz nett. Das Ergebnis kann man dann direkt als kleine Pixel- oder Vektor-Grafik/pdf abspeichern und in den Text einbauen. So, wie Julien es macht, denke ich.

Wenn man nur eine oder zwei Formeln hat, ist deine Art ja auch noch ok. Will man aber einen ganzen Rechenweg aufzeigen, sieht das ganze schon etwas wild aus.

Aber ich stimme zu: ein Editor hier im Forum schon eingebaut, das wäre prima - und würde sicherlich auch genutzt. Ist schließlich ein SciFi-Forum

Mods?

[Agent Scullie]

Nebenbei, an einige Physiker/Rechenkuenstler hier im Thread: ich finde, dass die Art, wie die Formeln dargestellt werden, also mit SQRT und tausend Klammern, einfach grotten-fuerchterlich zu lesen, und im unguenstigsten Fall sogar missverstaendlich sind. Rechnet das eigentlich auch einer nach?
Ernsthaft: Mitunter interessieren mich die Rechenprozeduren auch, aber ich habe keine Lust, mich da durch zu quaelen.
Daher, wer mit den Gleichungen der SRT umgehen kann, ist doch sicherlich auch SEHR im Umgang mit dem MS-Formeleditor oder Vglb. bewandert.

MS Formel was? Nie gehört. Und kostet bestimmt ein Vermögen, so wie dieser ganze andere MS Office Kram. Der Kundige schwört auf LaTeX

Dann doch richtig machen (geht ganz schnell) und das Ganze dann als pdf oder Grafik an den Kommentar anhaengen.

nein, es geht eben nicht ganz schnell. Ob das mit diesem ominösen MS Formeln Dingens ganz schnell gehen würde, vermag ich nicht zu beurteilen, ich glaube aber auch eher nicht. Vor allem aber würde dadurch das Antworten mit Zitat erheblich erschwert werden, man müsste dann ja immer schreiben "Formel (xy) aus deinem Anhang...", und der Leser der Antwort müsste dann immer in den Anhang gucken, um zu wissen worum es geht.

Praktisch wäre es, wenn es in diesem Forum einen integrierten Formeleditor gäbe, wie in manchen mathematisch-naturwissenschaftlich ausgerichteten Foren. Leider gibt es den hier nicht.

Einige machen es ja auch schon so.

du meinst julian? Der macht das noch anders, der erzeugt für jede Formel eine Grafikdatei und verlinkt die in dieses Forum. Das geht erst recht nicht "ganz schnell".

[xanrof]

Man sollte dem ganzen noch nicht so viel Bedeutung zumessen.

Das denke ich auch. Erstmal abwarten, was die Gegenmessungen am Fermilab bringen. Und selbst wenn (so unwahrscheinlich ich es auch halte), ... ach ne, darueber denke ich noch gar nicht nach.
Die ganzen Rechnungen = Spekulationen bringen doch (jetzt) noch nichts, da man noch gar nicht absehen kann, worauf es hinaus laeuft.

Nebenbei, an einige Physiker/Rechenkuenstler hier im Thread: ich finde, dass die Art, wie die Formeln dargestellt werden, also mit SQRT und tausend Klammern, einfach grotten-fuerchterlich zu lesen, und im unguenstigsten Fall sogar missverstaendlich sind. Rechnet das eigentlich auch einer nach?
Ernsthaft: Mitunter interessieren mich die Rechenprozeduren auch, aber ich habe keine Lust, mich da durch zu quaelen.
Daher, wer mit den Gleichungen der SRT umgehen kann, ist doch sicherlich auch SEHR im Umgang mit dem MS-Formeleditor oder Vglb. bewandert. Dann doch richtig machen (geht ganz schnell) und das Ganze dann als pdf oder Grafik an den Kommentar anhaengen. Einige machen es ja auch schon so.
Als Folge sind die Beitraege uebersichtlicher, einfacher zu lesen und wer sich fuer die Formeln interessiert, kann den Anhang anklicken.

Nur so als Idee.

[Dannyboy]

Man sollte dem ganzen noch nicht so viel Bedeutung zumessen. Erst einmal ist es nur eine Anomalie. Ob damit gleich ein Paradigmenwechsel eingeleitet wird, ist schwer zu sagen. Aber darauf wetten würde ich nicht.

Die Quantenphysik kann auf zahllose hochpräzise Experimente verweisen. Die Konstanten werden garantiert nicht völlig über den Haufen geworfen.

[Agent Scullie]

Diese "verrückten" Neutrinos stellen ja [scheinbar] die ganze moderne Physik auf dem Kopf.

Hätte dies nicht auch Auswirkungen auf die Quantenphysik? Meines Wissens ist der Wert c gleich der Frequenz ν mal der Wellenlänge λ Lambda: c=νλ.

bei Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Genauer: bei denen die Phasengeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit ist. Wenn Neutrinos schneller als c sind, trifft das auf sie natürlich nicht zu. Bei Teilchen, die langsamer als c sind, ist i.a. auch nicht nu*lambda = c.

Zudem wird in meinem Buch Skurriele Quantentwelt, über die Planck'sche Quantenhyothese und der Relation c=νλ, die Formel E=hc/λ hergeleitet.

auch die trifft nur für Teilchen zu, die sich mit exakt c bewegen.

Edit: um mal ein paar Beispiele zu nennen, wo nicht nu*lambda = c gilt. Die Disperionsrelation omega(k), die angibt, wie sich die Kreisfrequenz omega = 2pi*nu als Funktion der Wellenzahl k = 2pi/lambda verhält, lautet für nichtrelativistische, der Schrödingergleichung gehorchende Teilchen

omega(k) = hbar k^2 / 2m

entsprechend

nu = hbar lambda^2 / 2m

Die Phasengeschwindigkeit ist entsprechend

v_ph = omega/k = hbar k / 2m = p/2m

wobei p = hbar k = h/lambda der Impuls ist. Sie ist also halb so groß wie Geschwindigkeit v=p/m eines klassischen Teilchens mit dem Impuls p.

Für relativistische, der Klein-Gordon-Gleichung gehorchende Teilchen mit Masse ist die Disperionsrelation

omega(k) = c sqrt(k^2 + (mc/hbar)^2)

was

nu = c sqrt(1/lambda^2 + (mc/h)^2)

entspricht. Als Phasengeschwindigkeit kommt

v_ph = c sqrt(k^2 + (mc/hbar)^2) / k = c sqrt[ 1 + ( (m c) / (hbar k) )^2 ]

heraus, was interessanterweise stets größer als c ist. Dies ist kein Widerspruch zur SRT, da weniger die Phasengeschwindigkeit als vielmehr die Gruppengeschwindigkeit die ausschlaggebende Größe ist. Für die gilt

v_gr = d(omega)/dk = c k / sqrt[k^2 + (mc/hbar)^2] = p c / sqrt(p^2 + (mc)^2)

was kleiner als c ist. Für nichtrelativistische Teilchen ergibt sich für die Gruppengeschwindigkeit

v_gr = d/dk hbar k^2 / 2m = hbar k / m = p/m = 2 v_ph

also genau die Geschwindigkeit, die auch ein klassisches nichtrelativistisches Teilchen hat.

[Halman]

die würden dann aber nach der SRT zu kausalen Schleifen führen. Falls es Teilchen gibt, die schneller als c sind, und dabei nicht die Kausalität verletzen, so wird dadurch die SRT widerlegt. Dann kann man auch ihre Aussage, dass eine Beschleunigung von v < c auf v > c nicht möglich sei, nicht mehr als uneingeschränkt gültig ansehen.

Diese "verrückten" Neutrinos stellen ja [scheinbar] die ganze moderne Physik auf dem Kopf.

Hätte dies nicht auch Auswirkungen auf die Quantenphysik? Meines Wissens ist der Wert c gleich der Frequenz ν mal der Wellenlänge λ Lambda: c=νλ.
Zudem wird in meinem Buch Skurriele Quantentwelt, über die Planck'sche Quantenhyothese und der Relation c=νλ, die Formel E=hc/λ hergeleitet.

Die Konstante c hat also auch für die Quantenphysik eine zentrale Bedeutung. Die Neutrinos widersprechen scheinbar genau dieser Konstante, womit viele Formel hinfällig wären.

[Agent Scullie]

Allerdings das da wurde doch schon tausendfach experimentell bestätigt.

Theorien lassen sich nicht beweisen. Eine Theorie kann sich 1000mal im Experiment bestätigen, im nächsten Experiment kann sie trotzdem widerlegt werden.

Von v<c auf v>c geht nicht!

nach der SRT...

Denkbar wären allerdings Teilchen, bei denen von Anfang an gilt: v>c.

die würden dann aber nach der SRT zu kausalen Schleifen führen. Falls es Teilchen gibt, die schneller als c sind, und dabei nicht die Kausalität verletzen, so wird dadurch die SRT widerlegt. Dann kann man auch ihre Aussage, dass eine Beschleunigung von v < c auf v > c nicht möglich sei, nicht mehr als uneingeschränkt gültig ansehen.

[julian apostata]

du benutzt hier die Formeln der SRT. Falls aber die Neutrinos tatsächlich schneller als c sein sollten, würde das die SRT widerlegen. Dann wären auch ihre Formeln nicht mehr uneingeschränkt anwendbar.

Na gut, die Rechnung mit den imaginären Kilos ist vielleicht wirklich Quatsch.

Allerdings das da wurde doch schon tausendfach experimentell bestätigt.



Von v<c auf v>c geht nicht! Denkbar wären allerdings Teilchen, bei denen von Anfang an gilt: v>c.

Schließlich gilt auch bei Photonen von Anfang an: v=c.

Mit anderen Worten, sie brauchen nicht auf c zu beschleunigen, sie sind so schnell, sobald sie geboren werden!

[Agent Scullie]

Zählt das als Wiederholungsfehler?

ja

Okay, ich dachte an Induktionsspannung. Dort führt ja die Änderung des Magnetfeldes außerhalb des Leiters zu einer Änderungs des elektrischen Stromes innerhalb des Leiters. In dem Fall beobachtet man ja nicht den den selben Ort x.

doch, tut man. Tatsächlich ist es nicht die Änderung des Magnetfeldes außerhalb des Leiters, die das elektrische Feld innerhalb des Leiters induziert, sondern die Änderung des Magnetfeldes innerhalb des Leiters. Aufgrund der Geometrie des Magnetfeldes ist die Änderung des Magnetfeldes außerhalb des Leiters natürlich die gleiche wie innerhalb.

Jetzt könnte man noch einwenden: wie kann es dann eine Induktion in einem Supraleiter geben, wo doch das Magnetfeld aus diesem verdrängt wird (Meissner-Ochsenfeld-Effekt)? Ganz einfach: Die Verdrängung des Magnetfeldes ist ja selbst ein Induktionseffekt. Nimmt man einen Supraleiter in einem anfänglich magnetfeldfreien Raum und schaltet dann ein Magnetfeld ein, so induziert das Einschalten des Magnetfeldes Wirbelströme im Supraleiter, die ein sekundäres Magneteld erzeugen, dass das primäre Feld überlagert, so dass das Feld innerhalb des Supraleiters in Summe null ist. Ändert man das äußere Magnetfeld jetzt, so ist kurzzeitig ein Magnetfeld im Supraleiter vorhanden, bis sich die induzierten Wirbelströme so geändert haben, dass sie das äußere Feld wieder kompensieren.

Diese EM-WW von Magneten zum Leiter breiten sich doch mit Lichtgeschwindigkeit aus, oder nicht?

wenn du mir jetzt noch sagen könntest, was die Ausbreitung einer WW sein soll? Änderungen in den Feldern breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, wenn du das meinst.

Hätte dies nicht auch zur Folge, dass man die ART ablösen müsste? Immerhin stellt sie doch die Verallgemeinung der SRT dar.

sicher.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 1 Minute und 42 Sekunden:

Dann wird es auch weiterhin eine Geschwindigkeit bleiben, die über herkömmliche Beschleunigung nicht erreichbar ist. Setz für g und t beliebig hohe Werte ein! c erreichst du so nicht!

du benutzt hier die Formeln der SRT. Falls aber die Neutrinos tatsächlich schneller als c sein sollten, würde das die SRT widerlegen. Dann wären auch ihre Formeln nicht mehr uneingeschränkt anwendbar.

[julian apostata]

Wenn Neutrinos daran nicht gebunden wären, warum überschreiten sie die Lichtgeschwindigkeit nur um 0,025 Promille? Haben sie etwa eine geringfügige negative Masse, wie J_T_Kirk2000 in einem anderem Thread mal bemerkte?

Die Rechnung ist simpel. Aus einem reellen Kilo werden dann 141 imaginäre Kilos.

Ich hab nur eine kurze Verständnissfrage: wird die Lichtgeschwindigkeit nun, falls das Experiment korrekt durchgeführt wurde und das Ergebnis richtig ist, als Maximalgeschwindigkeit abgelöst oder doch nicht?

Dann wird es auch weiterhin eine Geschwindigkeit bleiben, die über herkömmliche Beschleunigung nicht erreichbar ist. Setz für g und t beliebig hohe Werte ein! c erreichst du so nicht!

[Halman]

wie kommst du denn auf die Idee? Folgt man den Maxwell-Gleichungen, so wird die räumliche Änderung des elektrischen Feldes am Ort x zur Zeit t von der zeitlichen Änderung des magnetischen Feldes am selben Ort x zur selben Zeit t beeinflusst. Und umgekehrt die räumlichen Änderung des magnetichen Feldes von der zeitlichen Änderung des elektrischen Feldes. Da ist nirgendwo eine Verzögerung.

Zählt das als Wiederholungsfehler?

Okay, ich dachte an Induktionsspannung. Dort führt ja die Änderung des Magnetfeldes außerhalb des Leiters zu einer Änderungs des elektrischen Stromes innerhalb des Leiters. In dem Fall beobachtet man ja nicht den den selben Ort x.
Diese EM-WW von Magneten zum Leiter breiten sich doch mit Lichtgeschwindigkeit aus, oder nicht?

was soll Überlichtgeschwindigkeit mit einer negativen Masse zu tun haben? Falls du die relativistische Energie-Impuls-Beziehung im Hinterkopf hast: die ergibt für v > c eine imaginäre Masse, keine negative.

Gut möglich, dass J_T_Kirk2000 dies auch meinte.
Dunkel entsinne ich mich, dass wir dieses Thema mal angeschnitten hatten. Ich meine, McWire war dabei.

Eine die SRT ablösende Theorie, die v > c erlaubt, müsste also ganz anders aufgebaut sein.

Hätte dies nicht auch zur Folge, dass man die ART ablösen müsste? Immerhin stellt sie doch die Verallgemeinung der SRT dar.

[Agent Scullie]

So reagieren elektrische Felder mit einer zeitlichen Verzögerung auf veränderliche magnetische Felder (gilt auch umgekehrt) und diese zeitliche Verzögerung geschieht mit Lichtgeschwindigkeit!

wie kommst du denn auf die Idee? Folgt man den Maxwell-Gleichungen, so wird die räumliche Änderung des elektrischen Feldes am Ort x zur Zeit t von der zeitlichen Änderung des magnetischen Feldes am selben Ort x zur selben Zeit t beeinflusst. Und umgekehrt die räumlichen Änderung des magnetichen Feldes von der zeitlichen Änderung des elektrischen Feldes. Da ist nirgendwo eine Verzögerung.

Wenn Neutrinos daran nicht gebunden wären, warum überschreiten sie die Lichtgeschwindigkeit nur um 0,025 Promille? Haben sie etwa eine geringfügige negative Masse, wie J_T_Kirk2000 in einem anderem Thread mal bemerkte?

was soll Überlichtgeschwindigkeit mit einer negativen Masse zu tun haben? Falls du die relativistische Energie-Impuls-Beziehung im Hinterkopf hast: die ergibt für v > c eine imaginäre Masse, keine negative.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 7 Minuten und 54 Sekunden:

Ich hab nur eine kurze Verständnissfrage: wird die Lichtgeschwindigkeit nun, falls das Experiment korrekt durchgeführt wurde und das Ergebnis richtig ist, als Maximalgeschwindigkeit abgelöst oder doch nicht?

wenn das Ergebnis richtig ist, ist damit die SRT erst einmal widerlegt. Es muss dann eine Theorie gefunden werden, die sie ablöst. Eine Theorie, die nach dem gleichen Muster aufgebaut ist wie die SRT, wo dann nur halt die Rolle der Lichtgeschwindigkeit von einer höheren Geschwindigkeit übernommen wird, würde nicht funktionieren. Eine solche Theorie stünde im Widerspruch zu allen Beobachtungen, dass die von der SRT für Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit vorhergesagten Effekte auch tatsächlich nahe der Lichtgeschwindigkeit auftreten. Auch mit den experimentellen Bestätigungen dafür, dass E=mc^2 korrekt ist, wäre so eine Theorie unvereinbar.

Eine die SRT ablösende Theorie, die v > c erlaubt, müsste also ganz anders aufgebaut sein.