Am 12. Juli 2018 kündigten Wissenschaftler des IceCube Neutrino Observatory die Entdeckung energiereicher Neutrinos an. Diese Entdeckung bestätigte erneut die Richtigkeit des berühmtesten Physikers des 20. Jahrhunderts.
Selbst mysteriöse geisterhafte Teilchen, die kaum mit gewöhnlicher Materie interagieren, folgen der allgemeinen Relativitätstheorie und bestätigen erneut Einsteins Korrektheit. Bis heute liefern diese hochenergetischen subatomaren Teilchen den besten Beweis für das Lorentz-Prinzip.
Das Lorentz-Prinzip ist der Eckpfeiler von Einsteins Relativitätstheorie, wonach alle Objekte den Gesetzen der Physik folgen, solange sie sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen. Nach einem Aspekt der Relativitätstheorie beobachten alle Objekte die gleiche Lichtgeschwindigkeit, auch wenn sie sich selbst mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Ein Astronaut, der sich mit einer Geschwindigkeit von einer Million Stundenkilometern bewegt, beobachtet dieselbe Lichtgeschwindigkeit wie eine Schnecke, die auf einem Pfad in einem Dorf kriecht. Sie werden beobachten, wie sich Licht mit einer Geschwindigkeit von 299.792 Kilometern pro Sekunde bewegt.
Seit 1905 haben Wissenschaftler jedoch nicht aufgehört, Einsteins Relativitätstheorie zu testen, seit er sie erstmals veröffentlicht hat. In den 1950er Jahren, als Neutrinos entdeckt wurden, fragten sich einige Experten, ob ungeladene Teilchen dem Lorentz-Prinzip entsprechen. Die Forscher fragten sich, ob eine mysteriöse Kraft namens Lorentz-Verletzung diese Objekte dazu bringen könnte, ihr Verhalten zu ändern, was Einsteins Theorien widerlegt.
Das Verhältnis der Wahrscheinlichkeiten des Übergangs von vertikalen zu horizontalen Neutrinos im Observatorium IceCube / The IceCube Collaboration.
In einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht wurde, haben Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology in Cambridge und der IceCube Collaboration an der Amundsen-Scott Station am Südpol herausgefunden, dass selbst Neutrinos der Relativitätstheorie gehorchen.
Nach der Analyse der Daten, die über zwei Jahre vom IceCube-Neutrino-Detektor mit einem Gewicht von einem Gigatonnen gesammelt wurden, kamen die Forscher zu dem Schluss, dass keine Anomalien gefunden wurden, die auf eine Missachtung der Einsteinschen Gesetze durch Neutrino hinweisen würden.
"Wir haben nach Abweichungen gesucht, die gegen Lorentz verstoßen, aber wir konnten sie nicht finden", sagt der Hauptautor, Professor für Physik am MIT. "Dies schließt das Buch über die Möglichkeit einer Lorentz-Verletzung für eine Reihe von hochenergetischen Neutrinos für eine sehr lange Zeit."
Werbevideo:
Mithilfe des Lorentz-Prinzips können Forscher vorhersagen, inwieweit Neutrinos einer bestimmten Masse schwingen werden. Dies bedeutet, dass ein Neutrino bestimmte Entfernungen zurücklegen muss, bevor es zu einem Myon wird. Jede Abweichung von diesem Prinzip würde ausreichen, um Einsteins Relativitätstheorie zumindest auf Neutrino-Ebene zu ändern.
Sowohl diese Studie als auch ihre Ergebnisse wurden jedoch zu herausragenden Entdeckungen in der Welt der Wissenschaft, da die Forscher erstmals die Möglichkeit hatten, hochenergetische Neutrinos auf der Erde zu untersuchen. Und wenn die Lorentz-Verletzung stattfinden würde, wäre sie bei so hohen Energien sehr leicht zu erkennen.
„Wir konnten die Grenzen dieses hypothetischen Feldes definieren, die viel, viel genauer sind als alle vorherigen“, sagt Konrad.
Vladimir Mirny
