Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Delago » 10.10.2011 - 13:04

Hi,
im Naviboard (http://www.naviboard.de/vb/showthread.php?p=414968#post414968) habe ich heute eine Diskussion angestoßen, die vielleicht besser hier angesiedelt ist. Es geht um folgendes Problem (ich wiederhole mein Posting):

Vor gut 2 Wochen gab es eine hochinteressante Veröffentlichung der Teilchenphysiker des OPERA-Experiments am CERN incl. Pressekonferenz, die zu einem starken weltweiten Echo führte. Beispielhaft führe ich diesen Artikel des Spektrum-Verlags auf:
"Sind Neutrinos schneller als Licht" (http://www.spektrumverlag.de/artikel/1124017&_z=859070)?

Dieses Thema lässt (nicht nur) mir keine Ruhe. Die Autoren behaupten, dass die Entfernung zwischen Neutrinoquelle (CERN) und Detektor (Grand-Sasso-Massiv) auf 20 cm genau bekannt sei. Laut Forschungsergebnis seien die Neutrinos am Detektor mit ~18 m Vorsprung gegenüber einem (fiktiven!) Lichtstrahl angekommen. Einen Referenz-Lichtstrahl kann man natürlich nicht aussenden, da dieser durch die Erde gehen müsste. Da die Neutrinos kaum mit der Materie wechselwirken, ist dies für sie kein Problem.

Bevor ich glaube, dass die Physik umgekrempelt werden muss, muss sichergestellt sein, dass die Messergebnisse auch korrekt gewonnen wurden. Insbesondere könnte ich mir vorstellen, dass es einen systematischen Fehler bei der Entfernungsbestimmung gegeben hat.

In Kap. 4 des Originalforschungsberichts (http://de.arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1109/1109.4897.pdf) wird die Bestimmung der Neutrino-Baseline beschrieben.
Sicherlich sind die Koordinaten von Quelle und Detektor sehr genau bekannt.

Meine Frage an die Experten: Wie berechnet man aus beiden Koordinaten die räumliche Entfernung?
Das klingt trivial, ist es aber nicht. Die Erde ist keine Kugel, ja noch nicht mal ein Rotationsellipsoid. Wie kann ich - ausgehend von ETRS89, das laut Forschungsbericht verwendet wurde - auf die genaue räumliche Entfernung schließen?

Danke und Gruß
Werner
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Re: Entfernungsberechnung

Beitragvon Roland » 12.10.2011 - 21:17

Hallo,

jetzt hast Du mich doch nochmal kurz aufgeweckt. Ich müsste morgen nach dem von mir quergelesenen Beiträgen suchen.

Ging schneller - da reinschaun

Darin steht, dass die 20 Zentimeter hauptsächlich (fast vollständig) von dem Polygonzug durch den Tunnel zum Detektor stammen. Da stutzte ich: genauer kann der Detektor nicht Richtung CERN ausgerichtet werden ? Durch den Gotthard haben sie besser polygoniert ...
Der PP-Zug war an vier GPS-Punkte angeschlossen. Die GPS-Messungen lagen glaube im 2-cm-Bereich. Naja, jeder hat mal einen schlechten Tag :wink:

Die GPS-Koordinaten der Bezugspunkte am Gran Sasso und im CERN liegen im kartesischen ITRF97-System vor. Damit ist die Strecke nach Pythagoras einfach zu berechnen. Ob die Neutrinos geradlienig fliegen ... müsste man nachschaun. Ist nicht das eigentliche Problem.

Ich lag nächtelang wach und dachte: jetzt haben sie durch eine unabhängige Messung den Fehler bei der Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit entdeckt. Und wir Vermesser sind schuld, weil wir mit unseren Geräten darauf bauend, die Länge fasch bestimmt haben.

Halbwegs ernsthaft: Mir war gelegentlich suspekt, wie man von einer 'kleinen Laboruhr' auf eine galaktische Konstante schließen kann - wenn sie denn konstant ist ... höhöhö ...


Grüße Roland
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Delago » 13.10.2011 - 11:45

Hallo Roland,
besten Dank für Deine Mühen und den hilfreichen Link.
Mir als Laien erscheint die Vorgehensweise der Entfernungsbestimmung seriös und glaubhaft.
Deshalb ist die Ursache der "Überlichtgeschwindigkeit" wohl woanders zu suchen. Vorgeschlagen wurde ja eine nicht genügende Berücksichtigung des relativistischen Einflusses der Gravitation auf die (Lauf-)zeitmessung. Hier kenne ich mich aber auch nicht aus, auch wenn ich mich Physiker schimpfe; das ist zu speziell.

Gruß
Werner
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon KoenigDickBauch » 24.10.2011 - 22:46

einfach mal diesen Artikel durchlesen.
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Delago » 25.10.2011 - 08:11

Hi,
das ist aber nicht weiterführend.

Tscherenkow-Strahlung entsteht, wenn sich Teilchen mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen. Das ist aber physikalisch problemlos, da hier nicht die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit überschritten wird, sondern die in einem Medium (Wasser: 225 000 km/s). Bei dem diskutierten Phänomen geht es um die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit.

Die im Zusammenhang mit der Tscherenkow-Strahlung auftretende Überlichtgeschwindigkeit ist übrigens eine Phasengeschwindigkeit, während Energie und Informationen nur mit der Signalgeschwindigkeit übertragen werden. Das ist nicht dasselbe.

Gruß
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon KoenigDickBauch » 25.10.2011 - 08:41

Seit wann ist Fels Vakuum?
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Delago » 25.10.2011 - 08:57

Hi,
darum geht es ja nicht.
Bei der Laufzeitmessung wurde festgestellt, dass die Neutrinos angeblich schneller als die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit unterwegs waren. Und das widerspricht dem gängigen physikalischen Modell.

Gruß
Werner
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon claudi » 16.11.2011 - 16:35

Ich hab sogar davon gehört das nicht nur diese Theorie sondern auch die Gegentheorie fehlerhaft sein soll! :shock:
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Delago » 18.11.2011 - 15:28

Schau an, schau an!
Erneut gab es ein CERN-Experiment zur Neutrinogeschwindigkeit. Wieder dasselbe Ergebnis!

http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,798553,00.html
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Roland » 20.11.2011 - 15:28

Hallo,

eigentlich sollte ich besser keine Antwort senden ... allein ...
Immerhin hab' ich vorher den Wikipedia-Eintrag zur Lichtgeschwindigkeit überflogen, leider mit mäßigem Erfolg.
Also, es soll eine Grenzgeschwindigkeit c geben. Die wurde experimentell gemessen, auf den Meter genau, etwa 10-9. Aber doch immer unter "Laborbedingungen", an einer 220V-Steckdose ? Im CERN haben sie die Neutrinos aber mit mehr als 220 V erzeugt. Wenn die von dort sofort in unsere reale Welt reinpfeifen, könnten die da nicht ein bischen schneller ... ?

Wäre der Widerspruch durch die Einführung einer Konstanten zu beheben, wäre ich bereit, dem Begriff "Relationsfaktor R nach Roland" zuzustimmen.

Grüße Roland
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Deichgraf » 20.11.2011 - 18:11

.. da fällt mir die Hase-Igel Geschichte ein; ein Neutrino wird losgeschickt, und am Ende sagt ein anderes "Ich bin schon da!" :mrgreen:
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Roland » 24.02.2012 - 18:25

Hallo,

... eine Steckerverbindung ...
Dann war mein Verdacht doch nicht so abwegig.

Im Gran Sasso :

Luigi und Paolo stehen mit dem Glasfaserkabel vor einem vollgestopften Kabelschacht.
Luigi: " Komm, wir nehmen den Schacht da drüben. Ist auch kürzer !"
Paolo: "Wieviel ?"
Luigi: "Na, schneid mal 20 Meter ab !"

...
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Re: Entfernungsberechnung CERN-LNGS (OPERA)

Beitragvon Taurus » 24.02.2012 - 22:02

Deichgraf hat geschrieben:.. da fällt mir die Hase-Igel Geschichte ein; ein Neutrino wird losgeschickt, und am Ende sagt ein anderes "Ich bin schon da!"


Viel lustiger... ein Neutrino wird losgeschickt, und am Ziel stellt es fest das es selbst schon vor sich da war *kicher*
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