ORCA prüft die Lorentz-Invarianz mit Neutrinos
· Redaktion BehindLines
Ein im Mittelmeer installierter Detektor erlaubt es, ein Prinzip der Relativitätstheorie auf die Probe zu stellen. Eine Studie der KM3NeT-Kollaboration, in der Novemberausgabe des Journal of Cosmology and Astroparticle Physics verzeichnet, sucht in Daten atmosphärischer Neutrinos nach Abweichungen von der Lorentz-Invarianz. Die Forschenden finden im untersuchten Rahmen keine.
Ein negatives Ergebnis, das die Möglichkeiten einschränkt
Die Lorentz-Invarianz gehört zu den Grundlagen der heutigen Theorien der Teilchen und der Gravitation. Sie zu testen bedeutet hier, nach möglichen Veränderungen im Verhalten der Neutrinos zu suchen, nicht ein fernes Objekt zu fotografieren. Das Instrument ORCA gehört zur Infrastruktur von KM3NeT; es wandelt die im Wasser erzeugten Lichtspuren in für die Analyse nutzbare Informationen um.
Die Arbeit beruht auf einer Teilkonfiguration mit sechs Detektionseinheiten. Die von Januar 2020 bis November 2021 gesammelten Beobachtungen entsprechen 510 nutzbaren Tagen, also etwa 1,4 Jahren, und 5.828 Kandidatenereignissen. Die Leistungen dürfen daher nicht der künftigen Gesamtanlage zugeschrieben werden. Die im März auf arXiv hinterlegte Fassung erlaubt es zudem, die erste Verbreitung der Arbeit von ihrer Aufnahme in die Zeitschrift im November zu unterscheiden.
Eine genau umrissene Hypothese testen
Die Autoren suchen nach einer sogenannten isotropen Kategorie der Verletzung: Die untersuchte Hypothese bevorzugt keine bestimmte Richtung. Das Ausbleiben eines Signals erlaubt es, Grenzen für einige Parameter dieser Modelle festzulegen. Es ergänzt die bestehenden experimentellen Beschränkungen.
Das beweist nicht, dass jede neue Theorie unmöglich ist, und auch nicht, dass jeder Aspekt der Relativitätstheorie ohne Grenzen überprüft wurde. Die Schlussfolgerung hängt von den verfügbaren Daten, ihrer Genauigkeit und den getroffenen Annahmen ab. Ein empfindlicheres Experiment könnte noch Effekte erkunden, die für diese Analyse zu schwach sind.
Die Studie liefert insbesondere erste direkte Beschränkungen für bestimmte mögliche Effekte bei Myon- und Tau-Neutrinos. Dieses Ergebnis präzisiert den für das Experiment zugänglichen Bereich, ohne das Fehlen eines Hinweises in eine universelle Gewissheit zu verwandeln.