Ungelöste Rätsel der Physik | Quarks

[Musik] herzlich willkommen bei quarks & co schön dass sie bei uns sind viele meinen alles sei bereits entdeckt immerhin sind auf dem mond gelandet es gibt das internet doch wenn man sich mit der physik etwas genauer befasst merkt man bei gibt es noch rätsel am europäischen forschungszentrum cern zb erkunden wissenschaftler das wesen der masse mit hilfe von großen beschleunigern und selbst im alltag zum beispiel bei spaghettis gibt es immer noch rätsel der physik und darum geht es heute nun viele dieser rätsel sind immer noch ungelöst und das obwohl ziemlich helle köpfe sich damit auseinandergesetzt haben sie sind päpste der naturwissenschaft galilei machte die ersten experimente newton gründete die klassische physik die einstein in die neuzeit führte die physik die kirche des dritten jahrtausends braucht keine dogmen mehr sie versteckt ihr unwissen hinter schönen theorie die physiker sind mit ihrer erkenntnis weit in höchste sphären vorgedrungen auf die letzten fragen haben sie eine antwort gefunden hat er das universum einem anfang wird es ein ende geben und doch trotz all ihrer observatorien und teleskope kennt diese sogenannte exakte wissenschaft den größten teil des kosmos nicht ein skandal nicht weil der menschliche horizont begrenzt werden im gegenteil noch nie sind menschen mit ihren instrumenten und mass apparaten so nah bis an die grenzen des kosmos vorgestoßen mit bloßem auge kann ein mensch etwa 6000 sterne am himmel sehen mit den heutigen teleskopen spüren die astronomen rund 50 milliarden galaxien auf systeme von milliarden von sternen [Musik] die astronomen kennen ganz genau die strukturen mit denen sich die galaxie in ordnung ein direktes abbild der kräfte die am anfang des kosmos geherrscht haben der skandal ist ein rätsel direkt in unserer eigenen kosmischen umgebung der milchstraße nicht kennen die astronomen besser durchmesser etwa 120 tausend lichtjahre zahl der sterne 300 milliarden mit ihrem galaktischen zensus können die physiker exakt sagen wie viel masse in unserer milchstraße vorhanden ist [Musik] mit dem gesetz der gravitation ergibt sich daraus eine überprüfbare aussage wie schnell die sterne um das galaktische zentrum kreisen und das können die astronomen wiederum mit ihren sensiblen apparaten messen das ergebnis ist seit 80 jahren ein schock es müsste nach den beobachtungen 400 mal mehr an masse da sein als beobachtet werden kann [Musik] seitdem sprechen die physiker von dunkler materie weil dunkel ist bis heute was und wo diese masse ist es muss sie geben sonst stimmen die gesetze der physik nicht es ist was es ist ein ungelöstes rätsel der physik rund ein viertel der welt exakt 23 prozent besteht aus dunkler materie aber es sollte noch schlimmer kommen das weltraumteleskop hubble konnte weiter sehen als je ein mensch zuvor vier monate lang war seine kamera geöffnet die astronomen entdeckten dass das all immer schneller expandiert [Musik] das ist nur erklärbar wenn es eine energie gibt die im großen stil der gravitation entgegenwirkt die ja eigentlich alles zusammen ziehen will seit 20 jahren nennen die physiker dass die dunkle energie weil dunkel ist was diese energie sein könnte wenn die gesetze der physik stimmen dann ist unsere welt aus 72 prozent dunkler energie aufgebaut ohne diese dunkle energie lassen sich die beobachtungen der astronomen nicht erklären fazit 95 prozent der welt sind von einer anderen art als die materie die irdische forscher in den labors untersuchen können wir kennen nur fünf prozent der welt trotz bester teleskope und aufwendigste methoden bei diesen dimensionen wird man schon demütig nun wir selber bewohnen unsere galaxie die besteht aus aber millionen von sternen sie ist gigantisch groß durchmesser etwa 120 tausend lichtjahre und wir selber also unsere sonne befindet sich in einem seitenarm dieser galaxie und diese galaxie steht nicht still nein sie dreht sich wie ein gigantisches karussell und es braucht etwa 230 millionen jahre für eine umdrehung nun das ist wenn man so will unser heutiges weltbild doch wenn man zurückblickt merkt man die weltbilder haben sich ständig verändert das foto spindel der beweis dass sich die erde dreht und die lösung eines großen physikalischen rätselt wie kommt der franzose jean bernard öko mitte des 19 jahrhunderts auf diese idee es geht um die frage wie unsere welt beschaffen ist und diese geschichte beginnt sehr viel früher schon im altertum suchen die menschen am firmament nach erklärungen die sterne dienen ihnen als welt der götter bis 600 vor christus gilt die erde ist eine scheibe in der das höllenfeuer brennt die sterne sind löcher im himmels gewölbe durch die man einen dahinter loderndes feuer sieht die griechen der antike beobachten die welt systematisch und begründen die naturphilosophie sie entdecken dass die erde gekrümmt ist und folglich eine kugel sein muss einer der einflussreichsten naturphilosophen ist aristoteles nach ihm besteht unser planet aus den elementen wasser luft erde und feuer die erde ist das zentrum der welt der mathematiker claudius ptolemäus untermauert im zweiten jahrhundert nach christus noch einmal das vorherrschende weltbild das sich sonne und planeten um die erde drehen ein rätsel aber bleibt die planetenbahnen kann er nicht erklären es dauert noch einmal mehr als ein jahrtausend bis das weltbild der antike ins wanken gerät mitte des 15ten jahrhunderts erfindet johannes gutenberg den buchdruck wissenschaftliche erkenntnisse verbreiten sich jetzt schneller und die entdeckung amerikas 1492 scheint die kugelform der erde zu bestätigen zu dieser zeit beschäftigt sich der arzt nikolaus kopernikus mit dem weltbild des ptolemäus beim studium alter schriften entdeckt er dass schon in der antike der grieche charisteas von samos die idee hatte dass die erde die sonne umkreist der revolutionäre gedanke lässt kopernikus nicht mehr los er kann vielleicht die planetenbahnen erklären kopernikus stellt drei thesen auf die erde dreht sich um die eigene achse die sonne ist das zentrum des universums und die erde und die anderen planeten umkreisen sie aus angst vor der kirche lässt er aber erst 30 jahre später sein werk drucken doch ein rätsel bleibt auch kopernikus berechnungen können die bahnen der planeten nicht erklären 50 jahre später erforscht der astronom johannes kepler die aufzeichnungen der planetenbewegungen er ist fasziniert von kopernikus schriften vier jahre lang rechnet er dann hat er die entscheidende idee die planeten bewegen sich in ellipsen um die sonne und sie werden schneller wenn sie sich der sonne nähern 1609 veröffentlicht kepler seine astronomia nova darin werden die planeten durch eine von der sonne ausgehenden kraft bewegt dadurch taucht ein neues rätsel auf denn diese kraft kann keppler nicht erklären zur gleichen zeit hört der mathematiker galileo galilei von der erfindung des fernrohrs mit linsen aus venedig den besten seiner zeit verbessert er die vergrößerung um ein vielfaches und kann den himmel besser als je ein mensch zuvor beobachten galilei entdeckt dass vier monde den planeten jupiter umkreisen das ist der erste beweis des kopernikanischen weltbildes doch es widerspricht der kirchlichen weltanschauung dass nur die erde das zentrum von kreisbewegungen im universum sein kann die kirche zwingt galilei seiner überzeugung abzuschwören resigniert wendet er sich von der forschung ab was bleibt ist das rätsel um die geheimnisvolle anziehungskraft der sonne mitte des 17ten jahrhunderts die naturwissenschaften werden wichtiger die gelehrten diskutieren wieder was die planeten auf ihren bahnen hält der englische naturphilosoph isaac newton studiert keplers theorien und galileis gesetze des freien falls angeblich bringt ihn ein fallender apfel auf eine entscheidende idee die masse der körper selbst übt eine anziehungskraft aus je größer ein körper desto mehr masse bindet er an sich so erklärt sich warum der mond um die erde und die planeten um die sonne kreisen [Musik] newtons gesetze zur bewegung von körpern stellen bis heute die grundlage der mechanik da und sie gelten als der mathematische beweis des kopernikanischen weltbildes aber ohne die erkenntnisse seiner vorgänger wäre es nie zu newtons mathematischen prinzipien der naturphilosophie gekommen doch es bleibt ein rätsel der praktische beweis dass sich die erde dreht fehlt nach wie vor es dauert noch einmal 150 jahre mission berner foucault eine idee entwickelt um zu beweisen dass sich die erde wirklich um die eigene achse dreht nach newton ändert ein körper seine bewegung so lange nicht so lange keine kraft auf ihn einwirken pendelt behält also seine schwingungs richtung immer bei weil sich die erde aber dreht sehen wir eine veränderung die an den polen groß ist und zum äquator hin abnimmt [Musik] 1851 stellt foucault sein experiment der öffentlichkeit vor er beweist dass die erde sich dreht doch schon taucht ein neues rätsel auf ist unser sonnensystem das zentrum des universums oder drehen wir uns um etwas viel größeres das hier gilt als das erste experiment der physik die geburtsstunde der experimentellen physik nämlich die schiefe ebene des galileo galilei mit der er seine fall gesetze auf stellte nun bis heute liebt die physik immer wieder davon es gibt experimente die führen zu neuen erkenntnissen und damit gibt es neue fragen also es gibt einen zusammenhang zwischen der schiefen ebene von damals und den modernen teilchenbeschleunigern von heute nun zurzeit fokus stand die frage noch im raum ob unser sonnensystem das zentrum der welt ist oder ob es da noch etwas größeres gibt heute wissen wir dass selbst unsere galaxie nur ein winziger teil des universums ist das rätsel um die beschaffenheit der welt hat sich also nur in neue größenordnung verlagert aber es besteht noch immer gibt es ein ende des universums noch vor 100 jahren kannte man nur die milchstraße heute wissen wir von milliarden weiterer galaxien aber ist das universum wirklich unendlich und warum dehnt es sich aus neue antworten soll der satellit planck bringen der ein besonderes licht einfängt die kosmische hintergrundstrahlung der astrophysiker torsten enßlin wertet die daten aus die hintergrundstrahlung ist das licht welches vom burgwall übrig geblieben ist so lange das licht nicht aufgehalten wird bewegt es sich immer zu ford und ist ewig unterwegs und wenn wir es heute auffangen kommt erscheint das von orten hinter allen orten zu kommen die wir sehen können also es ist strahlung die von hinter den galaxien kommt daher hintergrundstrahlung und wenn wir sie heute auf fang sehen wir wie das universum früher war astrophysiker können also in die vergangenheit schauen das ist möglich weil sich licht in einer bestimmten geschwindigkeit bewegt die sich nie ändert die lichtgeschwindigkeit beträgt 300.000 kilometer in einer sekunde das ist sieben mal um die erde von der erde zur sonne benötigt ein lichtstrahl acht minuten zum nächsten stern braucht er schon 4,3 jahre zum zentrum der milchstraße 25.000 jahre und das licht der benachbarten galaxien sehen wir erst nach zweieinhalb millionen jahren die hintergrundstrahlung aber ist älter als jedes licht das wir kennen sie strahlt von überall her gleichmäßig auf uns ein die physiker erkennen sie an ihrer wellenlänge und der sehr niedrigen temperatur es gibt sichtbares licht wie das licht der sterne was sie meinen augen sehen können es gibt unsichtbares licht wie die mikrowellen hintergrundstrahlung und die können wir mit einem mikrowellen empfänger heute aufnehmen und im prinzip eine fotografie des frühen universums machen alles beginnt mit dem urknall vor 13,7 milliarden jahren heißes plasma füllt den raum der sich immer weiter ausdehnt erst nach 380.000 jahren ist das universum so weit abgekühlt dass sich die materie teilchen zu atomen verbinden das licht hat jetzt freie bahn während das licht vom urknall unterwegs ist dehnt sich der raum und dadurch auch die wellenlänge des lichts hierin unterscheidet sich die kosmische hintergrundstrahlung von anderer strahlung der satellit planck empfängt aus allen richtungen kosmische strahlen aus denen die hintergrundstrahlung herausgefiltert wird es entsteht eine himmelskarte des ur kosmos die farben bedeuten temperaturunterschiede des ur lichts 100.000 stück bereich was wir sehen in diesen temperaturunterschieden sind regionen die sich leicht verdichtet haben und regionen die etwas expandiert sind das heißt sich die schwankungen die analyse der dichteschwankungen soll zeigen ob das universum endlich ist dann aber würde es an sich selbst grenzen schwer vorstellbar aber nach der relativitätstheorie ist das möglich aber noch gibt es dafür keinen beweis außerdem erhoffen sich die astrophysiker neue hinweise auf die kräfte die die galaxienhaufen zusammenhalten und das universum expandieren lassen wenn die theorie stimmt das dunkle energie und dunkle materie 95 prozent der welt ausmachen wird das universum womöglich ewig expandieren die galaxien entfernen sich immer weiter voneinander stimmt die theorie aber nicht würde die anziehungskraft der uns bekannten materie die expansion irgendwann stoppen und umkehren es käme zum kollaps für die meisten von uns ist es schwer sich vorzustellen was es eigentlich bedeutet wenn astronomen sagen der raum dient sich aus der kosmos expandiert aber es gibt einen trick man kann ein gedankenexperiment machen man muss nicht unbedingt in drei dimensionen denken sondern wir machen folgendes wir stellen uns vor der raum wäre eine fläche die fläche eines luftballons und auf diesem luftballon male ich drei punkte 123 diese drei punkte stehen wenn man so will für galaxien und jetzt kommen wir zur expansion des universums das entspricht im grunde genommen dem was ich hier mache nämlich ich poste den luftballon auf und was man nun deutlich sieht ist die galaxien entfernen sich voneinander und zwar jede für sich also von jeder galaxie aus betrachtet entfernt sich die andere und so kann man sich das zumindest vorstellen interessant ist wie geht's weiter nun früher dachte man irgendwann ist es ein ende mit der expansionen das ganze läuft rückwärts also wir bewegen uns wieder zurück zum ursprung zum urknall die abstände zwischen den galaxien würden dann immer kleiner werden aber inzwischen weiß man dem ist nicht so unser universum expandiert ständig nun das ist das ergebnis von vielen verschiedenen naturkonstanten und es ist spannend wenn man sich mal klar macht was passieren würde wie zb unser alltag aussehen würde wenn wir eine konstante leicht verändern würden autsch das tat weh die dämliche gravitation da müsste man was gegen tun können zum beispiel indem man genau im richtigen moment die gravitation kleiner dringt perfekt mal sehen was noch passiert wenn man an der gravitation dreht stellt man die gravitations konstante kleiner verlieren alle gegenstände an gewicht abnehmen leicht gemacht ein kleines g heißt auch dass man höher springen kann überhaupt ist die fortbewegung weniger anstrengend wenn man noch etwas weiter dreht ändert sich sogar das aussehen von pflanzen und tieren denn bei einer geringeren schwerkraft muss alles nicht so stabil gebaut sein alles wird feiner und eleganter im sonnensystem stellt sich ein neues gleichgewicht zwischen fliehkraft und schwerkraft 1 der mond entfernt sich von der erde und beide zusammen entfernen sich von der sonne dadurch dauert ein umlauf länger das jahr hat mehr tage in der sonne laufen die verbrennungsprozesse langsamer ab zusammen mit der größeren entfernung zur sonne sorgt dass auf der erde für erheblich geringere temperaturen irgendwann reicht die anziehungskraft der erde nicht mehr aus die atmosphäre zu halten es gibt keine luft zum atmen [Musik] schließlich lösen sich bei extrem kleiner gravitations konstante alle strukturen auf es gibt nur noch ein diffuses gas keine chance für leben vielleicht ist es doch besser die gravitation wieder normal einzustellen oder sogar ein wenig größer mit zunehmendem g bekommt alles mehr gewicht um unter der last der schwerkraft nicht zusammenzubrechen müssen pflanzen und tiere stabiler gebaut sein [Musik] im weltraum stellt sich zwischen viel kraft und schwerkraft ein neues gleichgewicht ein mond erde und sonne rücken näher zusammen das jahr wird kürzer der druck in der sonne steigt sie brennt heißer und damit auch schneller sobald der brennstoff verbraucht ist kann die sonne der gravitation nicht mehr widerstehen und kollabiert zu einem neutronenstern die gravitation prägt mehr und mehr das erscheinungsbild hohlräume werden zusammengequetscht so dass nur noch kugelförmige gebilde übrig bleiben selbst der hohlraum zwischen atomkern und elektronen hülle verschwindet die elektronen stürzen in den atomkern und es bleiben nur neutronen übrig [Musik] in den zentren der galaxien bilden sich schwarze löcher die rasant wachsen und die galaxien auffressen das weltall besteht schließlich nur noch aus schwarzen löchern ist die gravitationskraft maximal dann verschmelzen die schwarzen löcher zu einem einzigen schwarzen lachen schon wieder keine chance mehr für leben schluss mit dem gedanken experiment es ist doch gut dass die gravitations konstante genau so ist wie sie ist so ist gäbe es unsere welt nicht der kleine newton hat so seinen spaß mit den naturgesetzen zu spielen doch das interessante ist diese naturgesetze in unserem verständnis sind universell also die gelten hier nicht nur auf der erde in unserem studio sondern auch wenn man sich davon entfernt im weltraum also wir entfernen uns von der erde und immer noch das gravitationsgesetz gilt es gilt genauso auf anderen planeten sogar in anderen sonnensystemen in anderen galaxien aber die moderne physik hat für uns eine überraschung denn laut stringtheorie ist es so dass unser universum nur eines von ganz vielen ist 10 hoch 500 verschiedene universum gibt es parallelen welten in denen alles ein bisschen ähnlich abläuft vielleicht mit veränderten gesetzen der physik und wer weiß vielleicht gibt es dort auch irgendwo einen planeten und eine fernsehsendung mit einem moderator der auch ein experiment macht sind aber die physik ist diesem universum ein bisschen anders als bei uns [Applaus] [Musik] in unserem paralleluniversum gelten eben auch unsere gesetze der physik und eines davon ist das gesetz der schwerkraft und wir kennen das alle aus der schule feder und hammer alle dinge fallen gleich schnell fasst hier auf der erde gibt es nämlich eine atmosphäre die feder wird im fall abgebremst aber dieses experiment hat man auf dem mond gemacht und zwar im zusammenhang mit der apollo 15 mission hier sehen sie astronaut scott er hat einen hammer und eine feder die bilder sind ein bisschen rutschig aber schauen sie mal beide zahlen gleich schnell denn auf dem mond gibt es keine atmosphäre also hier auch hier auf dem mond wirkt die schwerkraft und die schwerkraft ist so etwas wie der gral der physik und manche fragen sich wie zuverlässig ist eigentlich das gravitationsgesetz es ist wieder soweit die stunde der wahrheit naht hat die gravitations konstante noch ihren alten wert der elektro ingenieur günter herold und der physiker ulrich schreiber messen heute nacht noch einmal nach das ist unser geschäft alle physiker stellen theorien auf und im nächsten moment versuchen sie die gleichzeitig sie wieder abzuschließen die gravitation gehört zu den vier grundkräfte der physik sie hält die planeten auf ihren bahnen um die sonne und uns auf der erde fest und er soll den beweis liefern der mond die amerikaner und später auch die russen haben bei ihren mund besuchen laser reflektoren hinterlassen sie funktionieren wie die katzenaugen am fahrrad mit ihrer hilfe können die forscher weltweit exakt messen wie weit der mond von der erde entfernt ist die position der reflektoren ist bekannt einen der spiegel werden die forscher heute mit einem laserstrahl anvisieren der abstand von mond und erde kann mit hilfe der gravitationstheorie exakt voraus berechnet werden diese vorausberechnung überprüfen die forscher ihre messlatte ist ein gepulster laserstrahl treffen sie einen der mond kollektoren wird das laserlicht reflektiert über die laufzeit des lichts berechnen sie die entfernung nach den theorien einsteins verändert sie sich nicht so bin ich auch fest davon überzeugt dass die theorie von den einstein nicht die letzte sein wird es ist eine extrem gute theorie aber vielleicht haben wir in zehn jahren oder 20 jahren eine die in den vorhersagen noch genauer ist die messung beginnt der laser wird geputzt und in die kuppel des teleskops gelenkt er verlässt die erde als dicker strahl das gravitationsgesetz bewirkt dass alle körper gleich schnell fallen egal wie groß oder schwer sie sind das gilt auch für mond und erde und da man ihre eigenschaften kennt wählen die physiker sie als mass objekte aus um immer wieder die gravitations konstante zu überprüfen die messung hat geklappt das laser signal kommt zurück nicht mal drei sekunden nachdem es die erde verlassen hat von dem was ich dort auf den bildschirm sehen ist es so dass wir 30 sekunden kürzer als die vorhersagen sind heute 30 sekunden sind etwa 90 zentimeter 90 cm abweichung bei einer entfernung von rund 365.000 kilometern das reicht nicht um die gravitations konstante zu erschüttern und einstein zu widerlegen aber vielleicht gelingt es den forschern ja bei der nächsten erde mond vermessung das schöne an den naturkonstanten wie zum beispiel der gravitations konstante besteht darin dass die physiker sie ständig überprüfen und sollte es da eine leichte abweichung geben dann ist es zeit für eine neue theorie aber es gibt auch rätsel der physik im kleinen zb zwar geld kritiker haben sie schon mal versucht sie nimmt es bei getty und versuchen sie in zwei teile zu brechen das gelingt ihm in der regel nicht die zerspringen in ganz viele verschiedene teile und dieses problem beschäftigte physiker und zwar schon lange da haben sich kluge menschen wie zb der nobelpreisträger richard feynman dran versucht aber sie hatten keine erklärung für dieses phänomen und erst 2004 fanden französische wissenschaftler den grund sie untersuchten das phänomen mit einer highspeed kamera dabei stellten sie folgendes fest es kommt zu schwingungen und diese schwingungen wandern entlang des spaghetti und da ein spaghetti nicht überall genau gleich ist gibt es kleine unterschiede und genau dort bricht er aber der entscheidende punkt ist die schwingungen läuft weiter also das ganze entspannt sich nicht und dadurch kommt es zu vielen verschiedenen branchen das ganze wird am ende reflektiert geht zurück und auf jeden fall damit hatte man ziemlich spät das spaghetti rätsel gelöst aber es gibt im alltag jede menge rätsel und da gibt es noch keine antwort wir haben drei schöne beispiele das erste ist das wirre büro sieht sehr unscheinbar aus hier eine rohr angeschlossen an ein luftschlauch also von unten kommt die luft rein und hier hinten sehen sie was passiert die luft kommt rein verwirbelt sich wird zurückgeworfen und das interessante ist wenn man sich mal die temperatur anschaut wie schaut mal ein so jetzt ich kann es hier spüren aber damit sie es auch sehen können haben wir eine wärmebildkamera und jetzt schauen sie mal auf das ergebnis hier da ist es rot und das heißt warm und hier ist es blau da ist die luft kalt also auf irgendeine weise wird plötzlich einen ende die luft kalt am anderen ende ist sie warm und für dieses wirbel rohr gibt es bis heute keine erklärung aber das phänomen funktioniert wird sogar technisch eingesetzt also vielleicht haben sie ja eine erklärung für dieses rätsel der physik es gibt ein zweites rätsel das ist noch verblüffender nehmen sie shampoo eine glasplatte und lassen sie shampoo mal einfach drauf perlen mal hier und wenn man darauf achten hier kann man sehen da bildet sich plötzlich ein haufen aber dann gibt es so einen rückstrahler in zeitlupe kann man das noch schöner sehen das ganze funktioniert mit shampoo aber auch mit öl und auch hier gibt es bis heute keine erklärung für das phänomen also wenn sie eine antwort haben können sie sich in der welt der physik unsterblich machen und wir haben noch ein drittes phänomen und das ist noch einfacher zwei behältnisse mit wasser die gleiche menge einmal ist das wasser kalt einmal sieht man hier am dampf ist das wasser heiß beide gefäße kommen in den gefrierschrank frage an sie wo friert das wasser zuerst nun der gesunde menschenverstand sagt im kalten zuerst aber dem ist nicht so denn das heiße wasser gefriert zuerst nun gibt es schlaue physiker die haben gesagt naja das hat mit der verdampfung zu tun da wird wärme entzogen und durch die verdampfung wird auch ein bisschen wasser abgezogen das heißt es gibt weniger wasser und im gefrierschrank geht es dann schneller nun ein junger schüler aus zehn jahren kam auf die einfache idee theke drauf also die mengen müssen dann gleich sein hat das experiment wiederholt und in der mehrzahl der fälle gefriert immer noch das heiße wasser und niemand weiß warum also vielleicht haben sie hier eine erklärung nun das sind wenn man so will die kleinen rätsel der physik aber es gibt auch experimente die das denken einer ganzen epoche umgestoßen haben albert einstein zb erklärte mit seiner relativitätstheorie die zuvor experimentell gefundene rätselhafte eigenschaft des lichts die ausbreitungsgeschwindigkeit des lichts ist nämlich konstant hat denselben wert das führte zu einer revolution in unserem weltbild und seit damals seit 1905 wurde dieses verblüffende phänomen immer wieder durch experimente bestätigt albert einstein die wichtigste säule seiner relativitätstheorie ist das prinzip nichts aber auch gar nichts könne sich schneller als licht ausbreiten [Musik] erst vor kurzem hatten astronomen dieses gesetz wieder bestätigen können bei einer supernova exakt zur gleichen zeit wie das licht dieser sternexplosion kamen auch die sogenannte neutrinos an auch sie gehorchen einsteins prinzip doch genau solche neutrinos könnten einstein zum ersten mal wieder legen am cern in genf mit dabei aber schwentner die physikerin arbeitet am größten teilchenbeschleuniger der welt in einer nanosekunde legen neutrinos etwa 30 cm zurück wie das licht genau gemessen hat man die laufzeiten der neutrinos allerdings noch nie die idee dass man einfach die zeiten mist aber das war ursprünglich die anforderungen war mit einer genauigkeit von 100 nanosekunden oder so dann haben am cern die zeit leute gesagt eigentlich könnte man das besser machen so entsteht opera das experiment die ausbreitungsgeschwindigkeit der neutrinos zu messen die ingenieure und vermessungs experten schaffen die geräte an für die messung der distanzen und der laufzeiten kollegen in italien sollen die neutrinos aus genf auffangen in ihrem labor in gran sasso neutrinos durchdringen alles ohne jeden widerstand nichts hindert sie auf ihrem weg durch die felsen als erstes bestimmen die physiker mit gps den direkten abstand genauigkeit 20 zentimeter es sind exakt 731 kilometer 2 178 meter und null zentimeter damit kann das experiment opera im frühjahr 2011 beginnen aufgabe im cern die neutrinos herzustellen in seinem 27 kilometer langen beschleuniger in einer apparatur werden sie exakt gebündelt und dann in richtung italien geschossen in gerader linie durch die alpen nicht zum grand fassungen den paketen zehntausende nanosekunden breit wenn die neutrinos dann dort im labor eintreffen stoppen die physiker die synchronisierten uhren und lesen die laufzeiten ab im märz läuft die erste große kampagne hunderttausende von messungen werden gemacht es besteht nicht der geringste zweifel dass einstein nicht recht gehabt haben könnte doch die ersten ergebnisse sind völlig überraschend immer wieder dividieren die physiker die strecke von genf zum gran sasso durch die laufzeiten [Musik] was herauskommt kann nicht sein immer sind die neutrinos schneller als licht um exakt zu sein 53 nanosekunden der schock sitzt tief ein vereinbartes stillschweigen ein messfehler sind die pakete von zehntausenden nanosekunden zu groß die frage nach einem dummen fehler steht im raum frage wo so viele leute gemeinsam ein flagshipstore systematischer effekte die dieses resultat auch erklären könnten und deswegen war dann der nächste schritt am cern sehr gute idee dass man halt sagt jetzt schießt man nicht so einen strahl runter sondern wir schießen ein strahl unter der extrem kurz ist die ganze messtechnik steht auf dem prüfstand ist die distanz korrekt man legt sogar ein erdbeben in den alpen offen dass die distanz leicht verändert hatte doch auch die neue kampagne zeigt wieder etwas was man gerne vermieden hätte tatsächlich die resultate erinnert dieser also die diese oper des opera experiments genommen hat das waren die haben 20 - und diesen mit diesen angemessen ergeben ähnliche resultate wie die vorherigen die reaktion war natürlich auf rechent im september 2011 gehen die forscher an die öffentlichkeit die sensation ist perfekt hat einstein doch nicht recht sein prinzip ist der eckstein der relativitätstheorie nimmt man ihn weg bricht alles zusammen die eleganteste physikalische theorie der neuzeit wäre falsch vom prinzip her ist dieses experiment verblüffend einfach man kennt die strecke zwischen genf und gran sasso die kinos starten in genf in kinshasa nimmt man die zeit und stellt fest wie sind im moment schneller als das licht nun gibt es mehrere möglichkeiten entweder man hat richtig gemessen sie sind tatsächlich schneller als das licht und das wäre eine revolution denn die gesetze der physik müssten noch mal umgeschrieben werden unser weltbild würde wieder aus den angeln gehoben es gibt aber noch eine zweite möglichkeit vielleicht hat sich irgendwo ein fehler in diesem experiment eingeschlichen und damit sind wir bei einem prinzipiellen problem der elementarteilchenphysik diese experimente sind gigantisch kosten sehr viel und was macht man es gibt viele internationale kooperationen und ein großes experiment was man bräuchte wäre ein zweites denn in der wissenschaft ist es wichtig dass phänomene reproduzierbar sind wenn das der fall wäre dann hätten wir ein neues rätsel in der physik ihr seid noch hier das kann nur eine sache bedeuten ihr liebt wissenschaft dann wäre es jetzt nur die logische konsequenz sich eine dieser videos anzuschauen oder direkt zu abonnieren vertraut mir das wissenschaftlich geprüft