Diskussion:Messungen der Neutrinogeschwindigkeit

Letzter Kommentar: vor 8 Jahren von Mfb in Abschnitt MINOS 2012, Altes Zeitnahmesystem
Diese Diskussionsseite dient dazu, Verbesserungen am Artikel „Messungen der Neutrinogeschwindigkeit“ zu besprechen. Persönliche Betrachtungen zum Thema gehören nicht hierher. Für allgemeine Wissensfragen gibt es die Auskunft.

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Dieser Artikel wurde ab März 2012 in der Qualitätssicherung Physik unter dem Titel „OPERA-Neutrino-Anomalie“ diskutiert. Die Diskussion kann im Archiv nachgelesen werden.

Leicht verständliche Angabe

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Korrekt, dass es sich bei der Messung um eine 1.000074555-fache Lichtgeschwindigkeit handelt? Ich denke, mit einer solchen Zahl könnten Laien (wie ich) ohne Rechenkünste diese Entdeckung von der Grössenordnung her einordnen -> Bitte einfügen. Danke. 178.198.61.15 20:28, 20. Nov. 2011 (CET)Beantworten

Genau sind es 1,0000248(±28)c in der September-Veröffentlichung, und 1,0000237(±32) in der vom November. Das rechnet man mit (v−c)/c=δ; also die Neutrinogeschwindigkeit ist v=δc+c. Da c=1 gesetzt werden kann, geht es noch schneller mit v=δ+1. --D.H 21:10, 20. Nov. 2011 (CET)Beantworten
Wobei eine solche Zahl leicht den Eindruck vermittelt, es handle sich lediglich um irgendeinen Wert, der irgendwo minimal von der Theorie abweicht. Dass jegliche gängige moderne Physik sagt "diese Zahl kann zwar beliebig nahe an 1 sein, aber auf gar keinen Fall größer" wird daran nicht mehr deutlich. δ sollte also auch so stehen bleiben. --mfb 22:14, 20. Nov. 2011 (CET)Beantworten
Danke für die Diskussionsbeiträge und die Ergänzungen im Artikel. Kann grad nicht mehr nachvollziehen, wo ich mich verrechnet hatte, hab auf die Schnelle die 7,44km/s absolute Veränderungen aus dem Artikel genommen: (c+7440)/c = 1.000024817 -> passt also. Mir ging es darum, dass ohne weitere Recherche oder Rechnerei klar ist, von welcher Grössenordnung hier die Rede ist und das Stichwort "Überlichtgeschwindigkeit" nicht etwa zu Gedanken an Geschwindigkeiten aus dem Reich der SciFi verleitet: "SOL 5, Mister Sulu!" ;-) 178.198.61.15 11:46, 21. Nov. 2011 (CET)Beantworten

c

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Es wird behauptet, SRT bzw. ART verbiete Überlichtgeschwindigkeit. Dies ist so nicht richtig. (nicht signierter Beitrag von 79.228.18.12 (Diskussion) 13:12, 21. Nov. 2011 (CET)) Beantworten

Das bezieht sich auf Signalgeschwindigkeit. --D.H 14:10, 21. Nov. 2011 (CET)Beantworten
Der Einwand ist aber trotzdem berechtigt. In der SRT wird die ANNAHME gemacht, dass die Lichtgeschwindigkeit die höchste erreichbare Geschwindigkeit ist und somit für alle Beobachter gleich ist. Diese Theorie, die darauf AUFBAUT, ist sehr erfolgreich. Es ist aber keine Konsequenz einer erfolgreichen Theorie. Der Unterschied wäre herauszuheben. Da die Konsequenzen offenbar stimmen, ist auch die Gültigkeit viel höher. --79.207.236.176 19:13, 22. Nov. 2011 (CET)Beantworten
Dass c nicht überschritten werden kann, muss man nicht explizit annehmen - nur, dass c in allen Inertialsystemen gleich ist. Wobei das Überlichtgeschwindigkeit erst dann verbietet, wenn man zusätzlich Kausalität fordert. Das bedeutet umgekehrt aber auch, dass man davon eines aufgeben muss, wenn man Überlichtgeschwindigkeit zulässt. --mfb 14:22, 23. Nov. 2011 (CET)Beantworten

Streckenlänge

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Die Streckenlänge beträgt 732 km.--MBelzer 16:30, 21. Nov. 2011 (CET)Beantworten

Genau ist es (730534,61 ± 0.20) m. --D.H 11:26, 22. Nov. 2011 (CET)Beantworten
Was wäre, wenn die tatsächlich zurückgelegte Strecke der Neutrinos kürzer ist, als die genannten 732 km, weil sich der Detektor in der fraglichen Zeit (z.B. mit mehr als 7,44km/s) auf den Sender zubewegt. Die Erde steht schließlich nicht still im Universum. Somit würden sich die Neutrinos nicht unbedingt mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen.(=> Oder habe ich hier einen Denkfehler eingebaut?)--Christof Z. 01:22, 22. Nov. 2011 (CET)Beantworten
Präzisierung: Sender = Punkt des Aussendens (der eigentliche Sender bewegt sich in der fraglichen Zeit vom Punkt des Aussendens weg, da die Distanz zwischen eigentlichem Sender und Empfänger selbstverständlich konstant bleibt)--Christof Z. 10:53, 22. Nov. 2011 (CET)Beantworten
Gemäß der Relativitätstheorie gibt es keine absoluten Geschwindigkeiten, in jedem Inertialsystem ist die Physik gleich. Für einen solchen Effekt müsste sich also schon das CERN Richtung Italien und damit auch Gran Sasso Richtung Schweiz bewegen. Das geschieht aufgrund der Plattentektonik tatsächlich - aber natürlich nicht mit mehreren Kilometern pro Sekunde, sondern nur mit Millimetern pro Jahr. Selbst wenn es einen Äther gäbe (was nicht der Fall ist), würde man eine Tageszeit- oder zumindest eine Jahreszeit-Abhängigkeit (je nach "Flugrichtung") beobachten. --mfb 11:17, 22. Nov. 2011 (CET)Beantworten


Lichtgeschwindigkeit eventuell bisher nicht genau genug vermessen?

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Könnte es nicht sein, dass die Messergebnisse des Opera-Experiments ein Hinweis darauf sind, dass c nur noch nicht genau genug gemessen worden ist?
Benar (nicht signierter Beitrag von 79.255.101.65 (Diskussion) 17:13, 28. Nov. 2011 (CET)) Beantworten

Nein.  Brisbane  Talk  00:30, 1. Dez. 2011 (CET)Beantworten
c ist per Definition exakt, da sich der Meter erst daraus ergibt. Und diese Längenmessungen sind im Labor in etwa 10 Größenordnungen präziser als die Neutrinomessungen, insofern liegt es nicht daran. --mfb 11:03, 2. Dez. 2011 (CET)Beantworten


Tausendertrennzeichen

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Die Form der Zahlenwerte finde ich leicht verwirrend, da für die Zifferngruppierung als Tausendertrennzeichen ein (nach ISO 31, DIN 1333 und DIN 5008 nicht zulässiger) Punkt verwendet wurde, dieser aber normalerweise als Dezimaltrennzeichen verstanden wird. So habe ich beim erstenmal fälschlicherweise eine Entfernung CERN-LNGS von ca. 731 m statt 731 km gelesen. Scheinbar bin ich damit auch nicht der erste (s.o.). Daher würde ich auf ein übliches (und durch ISO und DIN vorgeschriebenes) Leerzeichen (z.B.  ) als Tausendertrennzeichen plädieren. Also zum Beispiel (730 534,61 ± 0,20) m für die Entfernung CERN-LNGS. Vielen Dank! --93.135.156.103 00:30, 15. Dez. 2011 (CET)Beantworten

Eingefügt. --D.H 10:12, 15. Dez. 2011 (CET)Beantworten

Quanteneffekte

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Ich habe im Radio (DLF-Wissenschaft) gehört, dass der geringe Geschwindigkeitsüberschuss auch Quantenmeschanisch zu erklären ist. Demnach würde keine echte Überlichtgeschwindigkeit gemessen, sondern die Welle wirde detektiert, bevor das Teilchen da ist (praktisch der Anfang der Welle vom Teilchen, dass noch nicht eingetroffen ist). Das wäre dann ein Hinnweis auf den Wellencharakter auch eines Neutrinos. TSchandr. (nicht signierter Beitrag von 62.159.247.138 (Diskussion) 16:24, 10. Jan. 2012 (CET)) Beantworten

Ohne es nachzurechnen, rein intuitiv: Nicht in der Größenordnung. Und auch nicht systematisch in Richtung höhere Geschwindigkeit. --mfb 23:19, 10. Jan. 2012 (CET)Beantworten
Es ist zu bedenken, dass die Strecke (ca. 730 km) bei einem Impuls von 17 GeV/c (bei so hohem Quotienten von kinetischer Energie und Ruheenergie kann man getrost die Näherung Impuls = Energie/c verwenden) etwa 1022 Wellenlängen entspricht. Bei einem elektromagnetischen Dipolstrahler hat man auch ein Nahfeld, in dem scheinbare Überlichtgeschwindigkeiten auftreten können, aber in 1022 Wellenlängen Entfernung würde man eigentlich erwarten, dass solche Effekte nicht mehr messbar sind. Usr2 18:56, 16. Jan. 2012 (CET)Beantworten

Experimentanordnung und Resultate

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letzter Satz "Dazu kommt vor allem die Tatsache, dass eine große Zahl von Hochpräzisionsexperimenten die spezielle Relativitätstheorie bislang bestätigt haben." Ich schlage vor, dass dieser Satz gestrichen wird, denn eine Theorie kann durch Experiment nicht verifiziert sondern nur falsifiziert werden. Siehe dazu auch Leschs-Kosmos-Folge http://www.zdf.de/ZDFmediathek/beitrag/video/991908/Die-Physik-und-die-Wahrheit?bc=saz;saz3;kua925180&flash=off -- Tschingbumchiller 23:41, 15. Jan. 2012 (CET)Beantworten

Deshalb steht dort auch bislang bestätigt und nicht nur "bewiesen" (Verifizierung). Ersteres bedeutet lediglich im Sinne Poppers "in Übereinstimmung mit den Experimenten" sein oder "durch das Experiment nicht widerlegt worden sein". Siehe Bestätigung (Wissenschaftstheorie) und Falsifikationismus. Aber das mag wohl zweideutig sein, also wird das neu formuliert. --D.H 10:32, 16. Jan. 2012 (CET)Beantworten
Ok passt dann so wie es ist. -- Tschingbumchiller 17:49, 16. Jan. 2012 (CET)Beantworten

Fehlerhafte Kabelverbindung die Ursache?

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Nach einer Meldung in [1] könnte eine fehlerhafte Kabelverbindung die Ursache für die Zeitverzögerung von 60 ns sein. Kann mir das zwar nicht vorstellen, wie ein schadhaftes Kabel ausgerechnet zu einer Zeitverzögerung führt und nicht zu anderen auffälligen Signalstörungen, aber in den englischen Wikipedia-Artikel wurde es jetzt schon eingebaut. Aber das ist bestimmt verfrüht. --Bgm2011 20:55, 22. Feb. 2012 (CET)Beantworten

An sich ist der deutsche Artikel ausschließlich auf Nature und Science-Quellen aufgebaut, also passt es schon rein. --D.H 21:38, 22. Feb. 2012 (CET)Beantworten

Füge die vorher angegebenen Literaturquellen hier an (--Bgm2011 (Diskussion) 13:39, 6. Apr. 2012 (CEST))Beantworten

Begutachtete Veröffentlichungen

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Physical Review Letters

  • Bi, Xiao-Jun; Yin, Peng-Fei; Yu, Zhao-Huan; Yuan, Qiang: Constraints and tests of the OPERA superluminal neutrinos. In: Physical Review Letters. 107. Jahrgang, Nr. 24, 2011, S. 241802, doi:10.1103/PhysRevLett.107.241802, arxiv:1109.6667.

Physical Review D

  • Garattini, Remo; Mandanici, Gianluca: Particle propagation and effective space-time in gravity's rainbow. In: Physical Review D. 85. Jahrgang, Nr. 2, 2012, S. 023507, doi:10.1103/PhysRevD.85.023507, arxiv:1109.6563.
  • Bezrukov, Fedor; Lee, Hyun Min: Model dependence of the bremsstrahlung effects from the superluminal neutrino at OPERA. In: Physical Review D. 85. Jahrgang, Nr. 3, 2012, S. 031901, doi:10.1103/PhysRevD.85.031901, arxiv:1112.1299.
  • Huo, Yunjie; Li, Tianjun; Liao, Yi; Nanopoulos, Dimitri V.; Qi, Yonghui: Constraints on neutrino velocities revisited. In: Physical Review D. 85. Jahrgang, Nr. 3, 2012, S. 034022, doi:10.1103/PhysRevD.85.034022, arxiv:1112.0264.

Journal of High Energy Physics

  • Cacciapaglia, Giacomo; Deandrea, Aldo; Panizzi, Luca: Superluminal neutrinos in long baseline experiments and SN1987a. In: Journal of High Energy Physics. 2011. Jahrgang, Nr. 11, 2011, S. 137, doi:10.1007/JHEP11(2011)137, arxiv:1109.4980.
  • Mannarelli, Massimo; Mitra, Manimala; Villante, Francesco Lorenzo; Vissani, Francesco: Non-standard neutrino propagation and pion decay. In: Journal of High Energy Physics. 2012. Jahrgang, Nr. 1, 2012, S. 136, doi:10.1007/JHEP01(2012)136, arxiv:1112.0169.

Physics Letters B


  • Brustein, Ram; Semikoz, Dmitri: Apparent superluminal neutrino propagation caused by nonlinear coherent interactions in matter. In: Physics Letters B. 706. Jahrgang, Nr. 4-5, 2012, S. 462, doi:10.1016/j.physletb.2011.11.039, arxiv:1110.0762.

Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

  • Autiero, D.; Migliozzi, P.; Russo, A.: The neutrino velocity anomaly as an explanation of the missing observation of neutrinos in coincidence with GRB. In: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 11. Jahrgang, Nr. 026, 2011, doi:10.1088/1475-7516/2011/11/026, arxiv:1109.5378.
  • Lacki, Brian C.: Olber's paradox for superluminal neutrinos: constraining extreme neutrino speeds at TeV–ZeV energies with the diffuse neutrino background. In: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Nr. 054, 2012, 054, doi:10.1088/1475-7516/2012/01/054, arxiv:1111.3045.

Journal of Physics A

  • Berry, M. V.; Brunner, N.; Popescu, S.; Shukla, P.: Can apparent superluminal neutrino speeds be explained as a quantum weak measurement? In: Journal of Physics A. 44. Jahrgang, Nr. 49, 2011, S. 492001, doi:10.1088/1751-8113/44/49/492001, arxiv:1110.2832.

European Physical Journal C

  • Nojiri, Shin’ichi; Odintsov, Sergei D.: Could dynamical Lorentz symmetry breaking induce the superluminal neutrinos? In: The European Physical Journal C. 71. Jahrgang, Nr. 11, 2011, S. 1801, doi:10.1140/epjc/s10052-011-1801-4, arxiv:1110.0889.
  • Almeida, C. A. G.; Anacleto, M. A.; Brito, F. A.; Passos, E.: Superluminal neutrinos from Lorentz-violating dimension-5 operators. In: The European Physical Journal C. 72. Jahrgang, Nr. 1, 2012, S. 1855, doi:10.1140/epjc/s10052-011-1855-3, arxiv:1111.0093.

Modern Physics Letters A

Europhysics Letters

  • Drago, Alessandro; Masina, Isabella; Pagliara, Giuseppe: The Hypothesis of Superluminal Neutrinos: comparing OPERA with other Data. In: Europhysics Letters. 97. Jahrgang, Nr. 2, 2012, S. 21002, doi:10.1209/0295-5075/97/21002, arxiv:1109.5917.
  • Tomaschitz, R.: Neutrino currents in the absolute spacetime: Relating the refractive index of the aether to the OPERA excess velocity. In: Europhysics Letters. 97. Jahrgang, Nr. 3, 6. Februar 2012, 39003, doi:10.1209/0295-5075/97/39003.

5 sigma

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Diese 5σ-(=99.99994%)-Grenze muss nun mal erreicht/überschritten werden. Neben der Science-Quelle im Artikel siehe beispielsweise LHC-ATLAS-Mitarbeiter Jon Butterworth

"Three-sigma isn't seen as a 'discovery,' but it would be strong evidence for the existence of the Higgs," Butterworth added. "Really, a 'five-sigma' is classed as a discovery. Five-sigma is the 'Gold Standard.'" http://news.discovery.com/space/higgs-boson-discovered-not-so-fast.html

Das ist der Grund warum das angebliche 6σ-Resultat von OPERA überhaupt ernst genommen wurde, und warum das 3σ-Resultat betreffend Higgs noch nicht signifikant ist. --D.H (Diskussion) 19:27, 25. Mär. 2012 (CEST)Beantworten

Dabei sollte man unbedingt berücksichtigen, ob Sigma durch die Stistik dominiert ist, wie in der Science-Quelle, oder nicht. 3-Sigma entspricht 99,7% (na ja, zweiseitig). Das ist nicht wenig. Jedenfalls ist es viel mehr, als ich bei unserer Diskussion im Dezember(?) den OPERA-Leuten als Sicherheit, keinen systematischen Effekt übersehen zu haben, zugestanden hätte. 99.99994% ist in dieser Hinsicht ein Witz. Da dieses Kriterium in den OPERA-Veröffentlichungen nicht angeführt wurde, sollte es auch hier nicht stehen. – Rainald62 (Diskussion) 21:20, 25. Mär. 2012 (CEST)Beantworten
Es ging ja erst mal um die Einordnung von MINOS. Was OPERA betrifft, wurde in den entsprechenden Experten-Blogs (Strassler, Dorrigo, Motl) eben auf das > 5σ-Resultat hingewiesen, denn wenn sie diese Signifikanz nicht vermeldet hätten, hätte es ja niemanden interessiert - das ist ja auch der Grund warum niemand vorher über MINOS geredet hat. Was soll's, im Mai kommen wohl eine Reihe von Veröffentlichungen von OPERA, ICARUS, Borexino und LVD, wo aller Wahrscheinlichkeit nach mit > 5σ eine Übereinstimmung mit c im 10-5 Bereich festgestellt wird. Man hofft auch, dass IceCube zukünftige Supernovas auswerten kann, mit denen weiter genauere Werte bestimmt werden könnten. --D.H (Diskussion) 21:42, 25. Mär. 2012 (CEST)Beantworten
Ein Problem bei systematischen Fehlern ist auch, dass sie nicht unbedingt Gauß-verteilt sind. Während man gelegentlich Fehlerquellen mit scharfem Rand hat (Ablesen von digitalen Werten oder sowas), hat man auch häufiger Fehlerquellen die auch bei 5+ Standardabweichungen noch eine erwähnenswerte Wahrscheinlichkeit besitzen. Wobei es bei OPERA wohl ein echter Messfehler war in dem Sinne, dass ein Wert völlig vergessen wurde. --mfb (Diskussion) 22:56, 25. Mär. 2012 (CEST)Beantworten

Kabelfehler

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Bei einigen cross-checks haben OPERA und LVD festgestellt, dass zwischen 2007 und 2008-2011 aufgrund der fehlerhaften Kabelverbindung tatsächlich eine Abweichung in der Datenauswertung von kosmischen Myonneutrinos aufgetreten ist. Womit man sich jetzt (fast) sicher ist, dass dies die Ursache für die Anomalie ist. Jetzt wartet man nur noch auf die neuen Mai-Messungen. --D.H (Diskussion) 20:01, 30. Mär. 2012 (CEST)Beantworten

Für Details:

Die OPERA Teamleiter sind ebenfalls zurückgetreten. --D.H (Diskussion) 20:59, 31. Mär. 2012 (CEST)Beantworten

Der Fehler war also in den aufgezeichneten Daten schon lange sichtbar, es hat nur keiner hingeschaut. In Japan wäre Harakiri angesagt. Einerseits.
Andererseits: Findest Du dein Insistieren auf 5-Sigma (einseitige Irrtumswahrscheinlichkeit 0,3 ppm) nicht peinlich? – Rainald62 (Diskussion) 02:45, 1. Apr. 2012 (CEST)Beantworten
??? Ich habe lediglich darauf hingewiesen dass OPERA wegen der verlautbarten 6,2σ so lange ernst genommen wurde (auch in Teilen der Fachwelt, siehe die lange Liste von begutachteten Veröffentlichungen, nicht nur arxiv). Für OPERA ist's wohl peinlich, aber was geht mich das an? --D.H (Diskussion) 10:32, 1. Apr. 2012 (CEST)Beantworten
Weil Du die 5-sigma im Artikel stehen haben willst, obwohl doch der gesunde Menschenverstand im Falle irritierender Messergebnisse die Gültigkeit der Gaußverteilung im Bereich der Tails infrage stellt. – Rainald62 (Diskussion) 23:58, 1. Apr. 2012 (CEST)Beantworten

Neutrinos und Masse

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Laut der ART verstreicht eine Sekunde unter hoher Gravitation langsamer als (im Vergleich) eine Sekunde unter geringer Gravitation. Kann es nicht sein, dass die Masse der Erde (bzw. Gravitation) keinen oder nur geringen Einfluss auf Neutrinos hat und somit der Zeitunterschied zustande kommt? --Ergo (nicht signierter Beitrag von 84.113.38.156 (Diskussion) 20:24, 16. Apr. 2012 (CEST)) Beantworten

Die Zeitdilatation ist keine Eigenschaft der Teilchen, sondern eine Eigenschaft des Raumzeit selbst in dem die Teilchen sind. Außerdem ist auch die Lichtgeschwindigkeit keine Eigenschaft der Neutrinos, sondern eine der Raumzeit. Davon abgesehen wäre ein solcher Unterschied zu klein, um ihn derzeit zu messen. --mfb (Diskussion) 17:27, 18. Apr. 2012 (CEST)Beantworten

Opera Sprecher zurückgetreten

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Wäre vielleicht sinnvoll hier einzubauen. Pro Physik Meldung 4. April 2012--Claude J (Diskussion) 10:28, 2. Mai 2012 (CEST)Beantworten


Opera Sprecher zurückgetreten: Ein wahrhaft "überzeugendes" Argument, das doch sehr an weit zurückliegende Zeiten erinnert. Jedermann sollte sich in Zukunft genau überlegen, welche experimentellen Beobachtungen er veröffentlicht.

WP:OMA und Slang

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...Hilfsdetektoren zur Messung von Detektorlatenzen installiert. Für die Analyse konnten die Neutrinoereignisse mit spezifischen 10μs-Pulsen verbunden und eine Likelihood-Analyse erstellt werden.
Was sind Detektorlatenzen?
Was soll "mit spezifischen 10μs-Pulsen verbunden" heißen?
...fragt ein Physiker, also nicht-wirklich-OMA-Leser: UvM (Diskussion) 11:02, 19. Jan. 2015 (CET)Beantworten

Latenzzeit - Zeit, die die Verarbeitung irgendeines Signals irgendwo im Detektor braucht. Das ist wichtig, bis die Ereignisse irgendwann einen Zeitstempel bekommen (also digital gespeichert wird, wann sie aufgenommen wurden), denn die Verarbeitungszeit bis dahin muss davon abgezogen werden.
Die 10μs-Pulse sollten die Neutrinopulse sein - und MINOS konnte zu jedem Ereignis herausfinden, zu welchem Puls es gehörte.
Ja, die Beschreibung sollte vereinfacht, oder besser erklärt werden. --mfb (Diskussion) 11:41, 19. Jan. 2015 (CET)Beantworten
Danke. Info ist in den Text eingebaut. Gruß, UvM (Diskussion) 21:28, 19. Jan. 2015 (CET)Beantworten

MINOS 2012, Altes Zeitnahmesystem

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Da steht: Zuerst wurden (wie in der Messung von 2007) die Daten des weiter entfernten Detektors allgemein aus denen des ersten Detektors statistisch ermittelt. Was soll das heißen? Wenn man die Daten des zweiten Detektors aus denen des ersten ermitteln kann, braucht man doch gar keinen zweiten?? --UvM (Diskussion) 13:54, 4. Feb. 2016 (CET)Beantworten

Der Satz ergibt keinen Sinn, ja. Muss man in der Quelle schauen was genau gemacht wurde. --mfb (Diskussion) 15:43, 4. Feb. 2016 (CET)Beantworten