Facebook Roundup September 2011

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Das physikBlog ist seit 1863 ein Garant für höchste Physikqualität, ambulante Hamiltonoperationen und vollständig glutenfreie Vanilleeiscreme. Manchmal finden wir Dinge, die werden von unserer intradimensionalen Multiquantenqualitätskontrolle nicht für dieses Blog zugelassen. Das finden wir schade, daher posten wir die Dinge einfach auf unsere Facebook-Seite.

Hier die Zusammenfassung des letzten Monats.

Übrigens: Wenn ihr lieber Twitter nutzt und trotzdem auf dem Laufenden bleiben wollt – das physikBlog hat auch einen Twitter-Account mit der vollen Ladung lilaner Uptodatigkeit.

  • 1. September: 1977 hat Mathematiker Underwood Dudly im »Journal of Recreational Mathematics« die Berechnungen von π im 19. Jahrhundert untersucht. Er fand einen funktionalen Zusammenhang der einzelnen Werte, der dazu führen wird, dass die Kreiszahl im 4. Jahrtausend irgendwann 1 ist.
    Cool. Link
  • 1. September: Juchu! 700 Fans auf Facebook! Das physikBlog dankt ♥! Link
  • 5. September: Herzkurven. Link
  • 11. September: Falls ihr euch mal von Einstein himself seine Formel E=mc² erklären lassen wollt, hier: Link
  • 12. September: Sieht irgendwie anders aus. Der Mond von oben. Link
  • 12. September: Weil wir ja auch irgendwo euer Infoblog für atomare und andere Katastrophen sind: Ich verfolge gerade zum Atomunfall von Avignon die ZDF-Newsseite. Die wird upgedatet und das ZDF hatte sich damals bei Fukushima im Onlinebereich als ok-kompetent herausgestellt.
    Der Wikipedia-Artikel zum Kernkraftwerks-Gelände ist sicherlich auch wieder ein guter Startpunkt.
  • 12. September: Eine der breitesten Seiten da draußen im Netz demonstriert euch, wie es um die Größenverhältnisse im Sonnensystem wirklich bestellt ist. Einfach mal nach rechts scrollen und sich von der unglaublichen Weite beeindrucken lassen ;)
    Tipp für Ungeduldige: hängt ein #mars an die URL um zu entsprechenden Planeten zu springen. Link
  • 13. September: Wenn ihr das nächste Mal im Weltraum plötzlich feststellt, dass ihr keine Ahnung habt, wie diese doofe Kamera in eurer Hand funktioniert, schaut in dieses »Astronaut’s Photography Manual« von Hasselblad und der NASA: Link
  • 15. September: Wenn ihr eurer kleinen Cousine das nächste Mal Teilchenphysik erklären wollt… Link
  • 15. September: Gestern hat die NASA ihre neue Rakete vorgestellt, mit der sie irgendwann mal vielleicht bemannt auf den Mars will. Das »SLS« benutzt dabei vergrößerte Teile von bisherigen Weltraummissionen und könnte in einer späteren Ausbaustufe mit 130 t Zusatzladung 10 t mehr in den Himmel schießen als die anfängliche Saturn V.
    (Etwas Politischeres zum Thema gibt’s bei der NYT.)
  • 18. September: »What does it feel like to fly over planet Earth?« – eine Zeitrafferaufnahme. Link
  • 19. September: Dreiteilige BBC-Doku: »The Code« über Mathematik in unserem alltäglichen Umfeld.
    * 1) http://www.youtube.com/watch?v=SBL3pyosp8Q
    * 2) http://www.youtube.com/watch?v=iULtwXwTxaA
    * 3) http://www.youtube.com/watch?v=fsc3qgooZJo
  • 22. September: The illustrated Guide to a Ph.D.
    (Kannte ich schon, aber nur mit schlechteren Bildern. Daher.) Link
  • 25. September: Schrödinger’s Nyan Cat: Link
  • 28. September: Das ISS-Zeitraffer-von-Erde-Video von desletzt, jetzt mit Soundtrack: Link

Überlichtschnelle Neutrinos

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Das Gran-Sasso-Labor. Durch den Berg geschützt vor unerwünschter, kosmischer Strahlung.

Am CERN will man Teilchen gemessen haben, die etwas schneller als Licht sind. Diese Teilchen waren nicht etwa Tachyonen oder Wurmlochpartikel, sondern simple Neutrinos.
Schneller als Licht? Onkel Albert mit seiner relativen Theorie und so? Das physikBlog klärt auf.

Neutrinos

Neutrinos, das sind diese winzigen Teilchen, die quasi immer durch uns durch fliegen, dabei aber so wenig mit Materie interagieren, dass sie noch nicht einmal kitzeln.
Sie entstehen nicht nur bei astronomischen Prozessen, etwa in der Sonne oder bei Supernovas, sondern auch bei Prozessen auf der Erde, wie etwa Kernspaltung in Kernkraftwerken. Prinzipiell gibt es Neutrinos in drei Geschmacksrichtungen: Elektron-Neutrinos, die zusammen mit Elektronen auftreten, Myon-Neutrinos, die zusammen mit Myonen auftreten, und Tau-Neutrinos, die… ihr wisst schon.
Neutrinos haben eine geringe Masse. So gering, dass man sie bisher noch nicht genau bestimmen konnte. Man findet nur eine obere Grenze, die man im Laufe der Jahre immer weiter heruntergeschraubt hat.
Neutrinos sind aber auch nicht masselos – wie etwa Photonen. Vor ein paar Jahren hat man festgestellt, dass sich Neutrinos in einander umwandeln können. Und dafür brauchen sie eine Masse.

Die Strecke, innerhalb derer ein Neutrino oszilliert, ist abhängig von der Neutrinomasse.

OPERA

Diese »Neutrinooszillation« hat man zuerst mit Neutrinos beobachtet, die aus der Sonne kommen. In den 1960er fing das Homestake-Experiment signifikant weniger Elektron-Neutrinos ein als erwartet. Sie waren auf dem Weg von der Sonne zu uns in Myon-Neutrinos oszilliert, auf die der Detektor allerdings blind ist.
Es gab ein paar weitere Experimente danach, die alle ähnliche Beobachtungen machten und die Oszillation Stück für Stück besser beschreiben ließen.
Wenn es allerdings um Tau-Neutrinos geht, dann ist der Nachweis etwas komplizierter. OPERA wurde gebaut, um erstmals Tau-Neutrinos dort zu entdecken, wo es eigentlich, ohne Oszillation, keine Tau-Neutrinos geben sollte.
Für OPERA wird am CERN ein Strahl aus der Vorbeschleunigerstrecke des LHCs ausgegliedert und auf einen Graphitblock geschossen. Durch die gewählte Konfiguration entstehen so Myon-Neutrinos mit einer mittleren Energie von 17 GeV, die sich in Richtung Italien, nach Gran Sasso, auf den Weg machen. Dort befindet sich im Bergmassiv ein Teilchenphysiklabor, in dem unter anderem auch OPERA aufgebaut ist.
Bei OPERA bilden Tau-Neutrinos innerhalb von Bleiplatten Tau-Leptonen aus, deren Zerfallsprodukte in Photoemulsionsplatten nachgewiesen werden. Letztes Jahr konnte das Experiment den ersten Nachweis eines Tau-Neutrinos vermelden.

Blei- und Photoemulsionsplatten wechseln sich beim OPERA-Detektor ab.

Überlichtschnell

Man kann OPERA aber zu noch mehr benutzen. Zum Beispiel um die Myon-Neutrinos weiter zu charakterisieren. Und hier setzt das gestern veröffentlichte Paper an.
Man hat mit Hilfe von ausgefuchster Technik den Abstand von der CERN-Neutrino-Quelle zum Detektor im Gran-Sasso-Massiv auf 731,278 km gemessen, mit einem Fehler von 20 cm. Diese GPS-basierte Messung ist so genau, dass die Wissenschaftler nicht nur Erdbeben, sondern auch den Kontinentaldrift in ihren Daten sehen können.
Um nun die Geschwindigkeit eines Teilchens messen zu können, fehlt noch eine Zeit – nämlich die, zwischen Produktion und Detektion. Das ist etwas komplizierter1, u.a. weil man nicht genau weiß, welches Proton aus einem Paket von Protonen das Neutrino erzeugt. Aber auch hierfür gibt’s (statistische) Tricks, die schließlich für die Summe aller Events eine Zeitmessung via GPS ermöglichen. Dabei wird das GPS-Gerät dauernd durch eine eigene Atomuhr gestellt. Es gibt einige Unsicherheiten wegen der eingesetzten Geräte, die in der Arbeit im Detail analysiert und beschrieben werden.

Nach einer Messung von 16.000 Ereignissen haben die Wissenschaftler sich die Geschwindigkeit angeschaut, mit der die Neutrinos von der Schweiz nach Italien fliegen. Und festgestellt, dass sie, laut ihren Rechnungen, höher ist als die Lichtgeschwindigkeit.
Um genau zu sein: 0,00248% schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Oder um noch genauer zu sein:
\(
(v-c)/c = (2{,}48 \pm 0{,}28 \rm{\ (stat.)} \pm 0{,}30 \rm{\ (sys.)}) \cdot 10^{-5}
\)
Nicht viel? Das ist richtig. Aber signifikant mehr – 6-Sigma-signifikant mehr2.

Physiker beim Zuhören. 1A Symbolbild.

Als sie dieses Ergebnis feststellten, haben die Wissenschaftler hin und her gerechnet. Haben Zahlen kontrolliert, Abschätzungen wiederholt.
Aber letztendlich blieb es bei obigem Ergebnis.
Der nächste, völlig normale Schritt war es nun, das Resultat an die wissenschaftliche Gemeinde außerhalb ihrer Arbeitsgruppe zur Diskussion, Analyse und Verifikation zu geben.

Wenn die Forscher einen wesentlichen Punkt bei der Bestimmung der Unsicherheiten vergessen haben, dann wird es früher oder später auffallen. Insbesondere eine unbedachte Systematik ist bei solchen außergewöhnlichen Ergebnissen manchmal eine Erklärung.
Auch ein Fehler könnte bei den Berechnungen passiert sein.

All das wird analysiert werden müssen, ehe wir Onkel Albert aus dem Grab holen und über eine minimalsupersymmetrische Erweiterung der Relativitätstheorie für mittlere Neutrinoenergien reden können.

Wer sich die Entdeckung von Wissenschaftlern des OPERA-Experiments selbst erklären lassen möchte, der hat heute um 16:00 Uhr auf webcast.cern.ch dazu Gelegenheit.

→ Paper »Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam«

  1. Logisch, technisch ist die Entfernungsmessung auch schon ordentlich. []
  2. Sie haben systematischen und statistischen Fehler quadratisch aufaddiert. []

Kontakt zu Außerirdischen: Gut oder schlecht für die Menschheit?

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Immer mehr Katzen werden durch ihre außerirdischen Pendants ersetzt. Positiv oder negativ für die Menschheit?

Vor ein paar Wochen wurde ein Paper im Internet heiß diskutiert. Nachrichtenseiten ließen sich zu Schlagzeilen wie »NASA-Wissenschaftler warnen: Aliens könnten die Erde zerstören um andere Zivilisationen zu schützen« hinreißen. Sind etwa die außerirdischen Katzenüberwesen mit ihrem Fellshuttle gelandet und haben gedroht, uns totzuschnurren? Bekamen wir den Hinweis, dass wir bald durch eine intergalaktische Wasserrutsche ersetzt werden würden?
»Aliens könnten die Erde zerstören« – das klingt doch wie gemacht für’s physikBlog!

Der Titel des Papers, um das es geht, ist »Would contact with extraterrestrials benefit or harm humanity? A scenario analysis«, geschrieben von drei US-amerikanischen Autoren in ihrer Freizeit, die sonst für Universitäten und die NASA arbeiten. Im Paper analysieren sie verschiedene Kontaktszenarien mit außerirdischen Intelligenzen, häufig mit Bezug auf Science-Fiction-Literatur und -Filme1. Dabei, so sagen die Autoren, schrieben sie die erste Arbeit, die sich um eine breitflächige Herangehensweise kümmert und die Spezialszenarien einzelner Werke bündelt. Außer, dass sie einem Drittelautor seine täglichen Brötchen Toastbrote bezahlt, hat die NASA nichts mit dem Kram zu tun.

Es folgt eine Erläuterung der wichtigsten Punkte des Papers. Ich habe für diesen Artikel eine ausführlichere, deutsche Zusammenfassung gemacht, die ihr hier finden könnt.

Die Wissenschaftler unterteilen Kontaktmöglichkeiten in drei prinzipielle Kategorien: Solche, die für die Menschheit gutartig, neutral oder bösartig sind.

Kontakt mit Konfetti

Die meisten Menschen wünschen sich Außerirdischen-Kontakt, bei dem etwas Nützliches2 für die Menschheit rum kommt. Innerhalb dieser Positiv-Kategorie wird im Paper in drei Möglichkeiten unterteilt.

Mit dem Very Large Array konnte man 1974 erstmalig die Mondbewohner detektieren.

Möglichkeit 1: Detektion

Die Menschheit detektiert eine außerirdische Zivilisation. Aber über diese Entdeckung hinaus gibt es keinen Austausch. Implikationen hat das für Physik, Mathematik – und Philosophie und Religion. Letztere müssten vermutlich ihre Weltbilder anpassen3 und fleißig in ihren Schriften redigieren. Das gibt vermutlich ordentlich Stress in der Welt – also warum setzen die Autoren diese Möglichkeit in den pro-Bereich? Sie schreiben dazu, dass das ein falsches Argument sei: Nicht die Detektion des außerirdischen Signals würde einer Religion Stress machen, sondern das eigentliche Vorhandensein der Außerirdischen. Don’t shoot the messenger.

Möglichkeit 2: Kooperation

Die Katzenüberwesen sind der Menschheit kooperativ gesinnt. Und tauschen fröhlich Wissen, Technologie und Antworten auf tagtägliche Problemstellungen4 mit uns aus. Die Autoren sprechen an der Stelle eine Vermutung aus: Vielleicht sind alle Außerirdischen, die mit uns Kontakt aufnehmen, zwangsläufig kooperativ? In der Menschheit gäbe es die Tendenz, dass mit erhöhter Evolution auch die Kooperationsbereitschaft ansteigt5. Vielleicht lässt sich das ja auf eine Universumsskala erweitern.

Ein wichtiges Standardargument, was sich durch das gesamte Paper zieht: Wenn uns eine außerirdische Zivilisation kontaktiert, ist sie mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlich wesentlich weiter entwickelt als wir. Es wäre einfach ein zu großer Zufall, dass wir eine Zivilisation erwischten, die genau auf unserem Technologiestand ist. Im Vergleich zur gesamten Menschheitsgeschichte sprechen wir einfach noch nicht so lange mit dem Universum.

Alles, außer irdische Planeten.

Möglichkeit 3: Unkooperation6

Unkooperative Außerirdische als positiv für die Menschheit? Eine unwahrscheinliche Möglichkeit. Denn eine unkooperative außerirdische Zivilisation ist vermutlich trotzdem technologisch fortschrittlich und das riecht nach keinem guten Ende für die Menschheit. Trotzdem kann man sich ein paar Szenarien für die aktuelle Kategorie ausdenken. Nach bestem Science-Fiction könnten Außerirdische uns angreifen, wir aber dank unseres großartigen Verstands7 gewinnen. Wir kämen moralisch gestärkt aus der Sache raus. Positiv.

Egale Extraterresten

Unter welchen Umständen ist das Resultat eines Kontakts mit Außerirdischen neutral für die Menschheit? Entweder, weil sie unsichtbar für uns sind oder sich positive und negative Umstände aufheben.

Möglichkeit 1: Geisteraußerirdische

Außerirdische Intelligenzen könnten für uns unter gewissen Umständen unsichtbar sein. Entweder zufällig, weil wir in einem anderen Bereich des Universums suchen, als sie hineinsenden8 — oder aber völlig absichtlich.
Sie beobachten die Erde von weit weg oder sogar ganz nah und verhandeln noch, ob sie mit uns den Fressnapf teilen wollen. Vielleicht sind es ihre Werte9, vielleicht warten sie auf einen gewissen Punkt in der Menschheitsgeschichte10, bevor sie Kontaktaufnehmen.
Beim Beobachten aus dem Nahen könnten sie es sich entweder innerhalb eines Asteroidenhaufens mit ihrem Raumschiff gemütlich machen, oder sie ziehen einfach ihren Unsichtbarkeitsumhang Level 15 an (ihre Technologie ist schließlich hoch entwickelt).
So ganz passt diese Möglichkeit allerdings nicht zum Mission Statement des Papers.

In einem Slum von Johannesburg bittet ein Regierungsangestellter einen gestrandeten Außerirdischen um Unterschrift. Eine Szene, wie aus einem Film.

Möglichkeit 2: Mittelwertegalheit

Diese Möglichkeit deckt ab, dass sich die positiven und die negativen Effekte eines Außerirdischenkontakts gegenseitig aufheben.
Zuerst ist da die Detektion von außerirdischer Intelligenz, die dadurch Ernüchterung erfährt, dass sie uns keinen Nutzen bringt: Die außerirdischen Wesen leben etwa in der Atmosphäre eines Gasplaneten oder, noch simpler, versenden durch den interstellaren Äther Kram, der furchtbar langweilig ist.
Dann wiederum könnten wir Kontakt mit einer Zivilisation hergestellt haben, nur um festzustellen, dass es uns jede Menge Anstrengung erfordert, diesen Kontakt zu beiderseitigem Wohlgefallen aufrecht zu erhalten. Die Autoren denken da an District 9, in dem die Gestrandeten in einem Slum-artigen Camp leben und geschützt werden müssen.

Bewusst böswillige Bösewichtaliens

Außerirdische wollen uns vernichten. Weil ihnen danach ist, sie mit einem falschen Tentakel aufgestanden sind, unser Regenwald wunderbar in ihr Sommerhaus passt oder unsere Nasenform darauf hindeuten, dass wir in 1205 Jahren alle Sterne der Galaxie vernichten werden.

Dieses vieräugige Plastikalien wurde 1254 in einer Höhle bei New York City erlegt. Es plante, wegen ihrer Plastiklosigkeit die Menschheit zu vernichten, konnte aber mit dem im Hintergrund abgebildeten Stein Dingfest gemacht werden.

Möglichkeit 1: Extraterrestrischer Egoismus

Auch Außerirdische haben (intrinsische) Werte. Leben, Wohlstand, die Anerkennung des fliegenden Flauschmonsters. Diese Werte wollen sie uns aufzwingen. Beispiel dafür ist die eigene Menschheitsgeschichte, bei der sich expandierende Zivilisationen missionierend verhalten haben.
Egoistische Außerirdische, die das Ganze etwas materialistischer betrachten, könnten uns versklaven oder gar essen wollen. Die Versklavung hat dabei ein großes Spektrum: Wir könnten Zwangsarbeit verrichten müssen, oder würden in das Wirtschaftssystem der Außerirdischen eingegliedert11. Menschen als Sklaven oder Nahrung — klingt erstmal plausibel. Nicht mehr allerdings, wenn man sich wieder das Standard-Argument einer hochtechnisierten außerirdischen Zivilisation vor Augen führt: Sollten intergalaktische Fluoreszenzsgorillas Arbeits- und Nahrungsprobleme nicht längst durch ihre Technologie gelöst haben?

Die Autoren führen ein Bewertungskriterium an, wie man bereits vor Kontakt mit Außerirdischen ein Indiz auf deren Gesinnung feststellen kann: Schnell expandierende Zivilisationen brauchen dafür Ressourcen, die sie vermutlich nicht selbst aufbringen können. Da käme unsere Erde gelegen. Die kann schließlich wunderbar ausgebeutet werden. Außerirdische, die das tun, sind uns vermutlich böswillig gesinnt. Eine langsam, »nachhaltig« expandierende Zivilisation ist da vermutlich netter — und uns gegenüber kooperativer gesinnt.

Möglichkeit 2: Universalistische Universumsbewohner

Universalisten setzen das Gesamte vor das Einzelne.
Universalistische Außerirdische könnten sich die Erde anschauen und sehen, dass wir furchtbar dumm mit unseren Ressourcen und sogar miteinander umgehen. Vielleicht würden sie intervenieren, weil sie finden: Das geht besser.
Eine Ausfahrt weiter auf der Universalistenautobahn steht das Nutzen gegenüber einer größeren Entität im Universum. Die Erde wird zerstört, weil es dem Gesamtwohl des Universums zuträglich ist. Ein bekanntes Beispiel ist aus Douglas Adams »Per Anhalter durch die Galaxis«, in der die Erde einer hypergalaktischen Expressroute weichen muss.
Gleiches Argument mit kleinem Spin: Außerirdische würden uns vernichten, weil wir zu einer Bedrohung gegenüber anderen Zivilisationen heranwachsen könnten.

»Ups!«-Außerdische: Unbewusste schadhaft

Im letzten untersuchten Fall ist es relativ egal, nach welcher Ideologie die Aliens leben. Sie fügen Mensch und Erde unbewusst Schaden durch ihre Handlung zu.

Ein typisches Sandaußerirdischesjunges, kurz nach dem Aufstehen.

Möglichkeit 1: Physische Probleme

Außerirdische sind außer-irdisch und daher Objekte, mit denen noch kein Immunsystem der Welt Kontakt gehabt hat. Entweder ist uns das völlig egal, weil wir in keiner Weise kompatibel mit den Staubsauger-ähnlichen Kreaturen sind, oder es ist völlig verheerend: Keine Antikörper können sich gegen den Beschuss der extraterrestrischen Biologie wehren. Schlimmer noch, könnte unsere ganze Medizin überhaupt nicht in der Lage sein, in einem zeitlich angemessenen Maß die Extraviren zu untersuchen.
Neben eingeschleppten Krankheiten könnten auch ganze Spezies unbewusst von den Außerirdischen mitgebracht werden. Riesenheuschrecken mit 360°-Blick und armgroßen Schwingen, die fröhlich unsere Erde plündern.

Eine etwas andere Kategorie physischer Probleme sind Maschinen, die von außerirdischen geschaffen wurden. Dies setzt wieder voraus, dass die Außerirdischen, mit denen wir Kontakt haben, vermutlich weiter entwickelt sind. Haben sie kleine (oder große) Maschinen gebaut, die autark den Weltraum nach Interessantem (Rohstoffe, Diamanten, Trockenfutter) durchforsten, könnte dort im Design schlichtweg vergessen worden sein, dass andere intelligente Zivilisationen im Universum existieren. Und, zack, wird unser Planet Brutstätte für den großen, allesverschlingenden Sandwurm.

Möglichkeit 2: Informationsinvasion

Nicht nur Menschen können in Invasionsraumschiffe eindringen und kurz vor der Siegeszigarre den Computer des Schiffs abrauchen, auch Aliens könnten uns einen Computervirus zuschicken, der mal eben alles lahm legt.
Die weiteren, etwas esoterischeren Szenarien dieser Kategorie lest ihr besser selber im Paper nach.

Zusammenfassung

Alle besprochenen Szenarien sind durch eines beschränkt: Unsere Vorstellungskraft. Meist sind die Begegnungen immer inspiriert durch einen vergleichbaren Vorgang irgendwann in der Menschheitsgeschichte — oder er setzt Technik voraus, die wir bereits kennen oder uns ausgedacht haben.
Die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass es alles völlig anders kommt, wenn so ein Außerirdischenkontakt denn zustande kommt.

Die Autoren sehen ihre Diskussion der Kontaktszenarien eher als Training der Denkweise bei einer Begegnung der dritten Art an.

So geben sie auch Empfehlungen für momentanes Kommunizieren mit dem Weltall: Möglichst wenig Informationen über die menschliche Biologie12 und nicht selbst wie eine stark-expansive Zivilisation aussehen13.

  1. Allerdings nicht immer. Meistens sind es Ausführungen von Wissenschaftlern, die sie besprechen. []
  2. Gutes. []
  3. Oder aber einfach nicht. []
  4. Wie bekämpfen wir den Hunger der Welt? Wie kann es überall Frieden geben? Und wie räume ich die Spülmaschine richtig ein? []
  5. Unterbauung des Arguments: Eine stark exponentielle Evolution auf Universumsskala deute auf eine egoistische außerirdische Zivilisation hin. Exponentielle Evolution funktioniert nicht und kollabiert zwangsläufig. Kollaps = keine Außerirdischen = kein Kontakt mit uns. []
  6. Das ist kein Wort. Na und? []
  7. Und mit Virus. Computervirus. []
  8. Das Äquivalent zu einer trivialen Lösung eines mathematischen Problems. Langweilig also. []
  9. Sie mögen keine Lebewesen mit längeren Haaren als sie selbst. []
  10. Weltenruhm und Anerkennung für lila Physik-Blogs. []
  11. Eine etwas weitere Fassung von »Versklavung«. []
  12. Damit die bösen Aliens da draußen keine Anti-Rote-Blutkörperchen-Waffe bauen können. []
  13. Denn die könnte auch von anderen Zivilisationen früher oder später als Gefahr gedeutet werden. []

“Höh, da war doch was?” – von unsichtbaren Materialien

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Katzen wissen schon lange die Vorzüge von unsichtbaren Gegenständen zu nutzen. Warum sollten wir es ihnen nicht nachmachen?

Was würde der geneigte Leser anstellen, wäre er denn unsichtbar? Rasch ins Theorie-Institut schlüpfen und ein paar Vorzeichen an der Wandtafel ändern1? Oder doch lieber im LHC der Protonenröhre entlang lustwandeln? Vielleicht ein paar imaginäre Freunde treffen?
Wer jetzt sagt “Unsichtbar – Geht doch gar nicht” – Geht ja wohl! In England haben ein paar Leute es geschafft, ein unsichtbares Material herzustellen. Und nein, ich spreche nicht von mehr oder minder gelungenen Animationen im letzten Harry-Potter-Film.

Um das zu erklären, müssen wir rasch in die philosophischen Untiefen der Physik, ja gar der Naturwissenschaft als solche hinabsteigen: Was bedeutet “unsichtbar”? Unsichtbar ist nicht gleichzusetzen mit “inexistent”, sondern heißt lediglich, dass etwas mit den uns zur Verfügung stehenden Instrumenten nicht zu detektieren ist. Im Falle von für den Menschen unsichtbarer Objekte heißt das, dass die Information (vulgo Licht) nicht im Detektor (vulgo menschliches Auge) ankommt.

Und wie genau machen das die Briten? Das Geheimnis liegt im Brechungsindex2. Das neuentwickelte Material ist nicht nur per se cool, weil es zur Gruppe der Metamaterialien gehört, nein, es ist cool, weil es ständig seinen Brechungsindex ändert. Mal geht’s für das Licht schneller, mal langsamer durch3.
Wenn jetzt also ein Lichtteilchen kommt und ganz rasch durch das Material hindurchfliegt und das darauf folgende Teilchen ganz langsam, entsteht eine Pause, während der unser eingebauter biologischer Lichtdetektor nix misst und dem Hirn meldet: Hier ist gerade Sense.
Tadaa! Unsichtbar!
Zugegeben, nur für sehr kurze Zeit. Licht ist ja doch relativ schnell bis sehr schnell unterwegs4. Wir sprechen hier von temporärer Unsichtbarkeit im Bereich von Bruchteilen von Bruchteilen5 von Sekunden. Also fast nichts.

Deshalb: Falls ihr in näherer Zukunft einem Theoretiker über den Weg läuft, der sich über falsche Vorzeichen an seiner Wandtafel beklagt: Dieser Spuk ist immer noch auf Rechenfehler und nicht auf moralisch irregeführte physikBlog-Leser zurückzuführen. Noch. Aber es wird.

Wer sich neben unsichtbaren Katzen für fetzige Zeichnungen und Metaerklärungen zu diesem durchsichtigen Thema interessiert, dem seien folgende Links empfohlen:
? Pressemitteilung des Londoner Imperial College
? Originalpaper

via Evie’s Sci Blog

  1. Gnihihi. []
  2. Brechungsindex? Brechungsindex! Das ist eigentlich bloß eine Zahl. Uneigentlich beschreibt diese Zahl, wie schnell oder langsam sich Licht in gewissen Materialien fortbewegt. So in etwa wie eine Katze: Die läuft auch unterschiedlich schnell, je nachdem, ob sie auf Asphalt, Sand oder Wasser läuft. Ja, Katzen können alles, auch über Wasser laufen. Ja, ja, schon gut, das Beispiel ist obsolet, weil das Katzentier eh auf halbem Weg ein Nickerchen einschiebt. Wo waren wir? []
  3. Kein Grund für Onkel Albert, sich im Grabe umzudrehen. Die Lichtgeschwindigkeit ist immer noch konstant, allerdings konstant in Abhängigkeit des Brechungsindexes. Nicht umsonst spricht der professionelle Physiker von der Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit. []
  4. Habt ihr schon mal versucht ein Photon zu fangen? Die Biester entwischen immer. Wegen der Geschwindigkeit! []
  5. Von Bruchteilen. []

Facebook-Roundup August 2011

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Unsere Facebook-Seite nutzen wir regelmäßig, um dort kleine, physikBlog-relevante Empfehlungen auszusprechen, die es nicht durch die Qualitätskontrolle auf die Webseite geschafft haben.
Wir wollen die des letzten Monats hier für euch zusammenfassen1.

  • 1. August: Ein nettes Zeitraffer-Video, das die Entstehung von AMS-02 zeigt. Diesem Experiment für Dunkle Materie an der Raumstation. Video (passender physikBlog-Artikel)
  • 1. August: 6df Galaxy Survey fly through – Video
  • 2. August: Dokumentation des History Channels über Albert Einstein und seine Allgemeine Relativitätstheorie. Video
  • 3. August: Das Cockpit der Discovery in 360°-Aufnahme: Link
  • 4. August: Eigentlich wollte Richard nur einen kleinen Atomreaktor zu Hause bauen. Aber letzte Woche wurde Richard verhaftet. Link
  • 8. August: Demnächst dann in der Disco: Floureszenz-Ameisen. Link
  • 10. August: Hat zwar nichts mit Physik zu tun, aber mit Wissenschaft. Und ist awesome. All together now: Ro-ro-rotate your owl! Video (via Matthias)
  • 16. August: Neil deGrasse Tyson for President!
    »How much would you pay for the universe?« – jemand hat eine tolle Rede von ihm über die Budgetkürzungen der NASA mit epischen Bildern untermalt. Video
  • 17. August: Das heutige Google-Doodle hat den Beweis für den großen fermatschen Satz gefunden! Er ist aber etwas zu groß. Ärgerlich. Bild
  • 22.August: Gerade findet in Mumbai die »Lepton Photon 2011«-Konferenz statt. Hier gibt’s eine Zusammenfassung über die aktuellen Higgs-Ergebnisse der LHC-Experimente: Link (In superkurz: nur im Bereich 115-145 GeV kann man ein SM-Higgs nicht ausschließen)
  • 23. August: Kannte ich noch nicht, aber Andreas Schepers hat’s rausgekramt: Die erste deutsche Mondlandung von Loriot. Video
  • 23. August: Die ersten beiden Gesetze der Thermodynamik, erklärt von zwei singenden Handpuppen: Video »Heat won’t pass from …«
  • 25. August: Auch wenn wir beim physikBlog normalerweise immer _ganz_ vorne dabei sind, wir werden den Kampf noch nicht aufgegeben: Wir sind weiterhin DAS physikBlog. Link
  • 28. August: BBC-Horizon-Dokumentation: Parallel Universes. Video
  • 30. August: How People in Science See Each Other. Bild
  • 31. August: Seifenblasen + Ferrofluid = NICE. Video
  • 31. August: Wolfram|Alpha kann jetzt die Batman-Gleichung. Ihr müsst nur »batman equation« oder »bat insignia« eingeben. Link (Thx, Johan!) (passender physikBlog-Artikel)

Bonustrack: Auf der Facebook-Seite fand ein kleiner Austausch zum Gewicht von Daten statt.

  1. Wie findet ihr das? Sollen wir das weiter machen? []