Was bedeutet es, wenn Experimentalphysiker von einer Experimentempfindlichkeit sprechen? Womit wird es im Allgemeinen verglichen (z. B. Beobachtung?) Gibt es eine formale Definition oder hängt es stark vom jeweiligen Experiment ab?
Empfindlichkeit bezieht sich auf die Größe der Änderung eines Messergebnisses für eine gegebene Änderung in der Messeingabe. Wenn gesagt wird, dass eine Messung „empfindlich“ gegenüber einer Variablen ist, bedeutet dies, dass Änderungen in der Variablen zu Änderungen in der Ausgabe der Messung führen; dh Sie können die Messung verwenden, um Änderungen in der Variablen zu erkennen.
Es gibt unendlich viele Beispiele, aber betrachten Sie zunächst die Messung eines Wasservolumens. Sie möchten Wasser in einen Behälter gießen, seine Tiefe messen und daraus berechnen, wie viel Wasser hinzugefügt wurde. Vergleichen Sie die Durchführung dieser Messung mit (a) einem Bierglas vs. (b) einer Badewanne. Das Pint-Glas gibt Ihnen eindeutig eine viel größere Empfindlichkeit, da sich die Tiefe ändert, wenn Sie etwas mehr Wasser hinzufügen, umgekehrt proportional zur Oberfläche ist. Wenn Sie eine Tasse Flüssigkeit in die Badewanne geben, werden Sie den Unterschied nicht erkennen können, aber Sie werden einen großen Unterschied sehen, wenn Sie die Tasse stattdessen in das Bierglas geben.
Aber jetzt sehen Sie, dass es auch andere Überlegungen gibt. Wenn Sie die Tiefe ein paar Mal messen, wie konsistent sind Ihre Ergebnisse („Präzision“; bezogen auf das Rauschen, vielleicht ungefähr gleich für die Badewanne und das Bierglas, wenn Sie vorsichtig sind)? Wie viel Wasser kann mein Behälter aufnehmen („dynamischer Bereich“; Badewanne kann eine größere Änderung des Wasservolumens messen)? Wie gut kenne ich die Abmessungen des Behälters, um das Volumen zu berechnen („Kalibrierung“; wahrscheinlich besser für das Bierglas)? Gibt es wesentliche Probleme, die Sie überwinden oder korrigieren müssen, damit die Messung genau ist („systematischer Fehler“; vielleicht hat die Wanne einen undichten Abfluss, der die Ergebnisse verzerrt)? usw. Die Empfindlichkeit und die Präzision ergeben zusammen ein Signal-Rausch-Verhältnis, das ein Hauptfaktor dafür ist, wie zuverlässig Sie Rückschlüsse ziehen können.
Letztendlich ist experimentelle Wissenschaft eine praktische Sache, und es kann je nach Kontext unterschiedliche Definitionen für diese Begriffe geben.
MKF