Koinzidenz

Grundbegriff

Koinzidenz bedeutet das zeitliche und/oder räumliche Zusammenfallen von Ereignissen oder das Zusammentreffen von Objekten. Der Begriff wird in verschiedenen Fachgebieten verwendet, immer mit dem Grundgedanken, dass zwei oder mehr Dinge zur gleichen Zeit, am gleichen Ort oder innerhalb einer festgelegten Toleranz gemeinsam auftreten.

Wichtig ist die Unterscheidung zwischen bloßem Zusammenfallen und Ursache-Wirkungs-Zusammenhang. Wenn man aus der Koinzidenz zweier oder mehrerer Ereignisse auf einen kausalen, also ursächlichen Zusammenhang schließt, kann das richtig sein. Es kann aber auch ein Fehlschluss sein. Ein solcher Trugschluss heißt Scheinkausalität: Zwei Ereignisse treten zusammen auf, ohne dass das eine das andere verursacht.

Wahrnehmung und Organisation

In der physiologischen Wahrnehmung gelten zwei Signale als koinzident, wenn ihr zeitlicher Abstand kleiner ist als eine vom jeweiligen Sinnesorgan abhängige Zeitspanne. Dann werden sie als ein einziges Signal empfunden. Beim Sehen beträgt diese Zeitspanne 20–30 ms. Beim Hören können Reize bereits getrennt werden, wenn sie mehr als 3–4 ms auseinanderliegen. Die Reihenfolge zweier Reize kann bei jedem Sinnesorgan erst bestimmt werden, wenn sie mindestens 30–40 ms auseinanderliegen.

In der Organisationswissenschaft ist Koinzidenz ein Kriterium dafür, ob ein Auftrag erfüllt oder ein Dienst erbracht wurde. Dazu wird zuerst die Identität der betreffenden Objekte oder Personen festgestellt. Danach werden diese Identitäten mit den bekannten Vorgaben verglichen. Außerdem werden die Zeit des Zusammenfallens und der Ort des Zusammentreffens festgestellt beziehungsweise dokumentiert. Diese Feststellungen können mit Hilfsmitteln vollautomatisch erfolgen. Wenn kein Zusammenhang in Ort oder Zeit besteht, die Identitäten von den Vorgaben abweichen oder ein solcher Zusammenhang nicht erkannt wird, liegt keine Koinzidenz vor. Dann gilt der Auftrag als nicht erfüllt oder der Dienst als nicht erbracht.

Messungen in der Physik

Bei physikalischen Messungen bezeichnet Koinzidenz das „gleichzeitige“ Auftreten von Signalen aus zwei oder mehr Teilchen- oder Strahlungsdetektoren. Genauer liegt Koinzidenz vor, wenn der Zeitunterschied dieser Signale unterhalb einer vorgegebenen Auflösungszeit bleibt. Die Auflösungszeit ist die Zeitspanne, innerhalb der ein Messsystem zwei Signale noch als gleichzeitig behandelt.

Registriert man nur Signale, die eine solche Koinzidenzbedingung erfüllen, kann man bestimmte gesuchte Ereignisse vom sogenannten Untergrund trennen. Untergrund meint hier nicht interessierende Ereignisse, die manchmal viel häufiger auftreten als die eigentlich gesuchten. Walther Bothe und Hans Geiger wiesen mit dieser Methode als Erste den Compton-Effekt nach.

Die gesuchten Koinzidenzereignisse heißen wahre Koinzidenzen. Sie unterscheiden sich von zufälligen Koinzidenzen. Bei einer wahren Koinzidenz ist ein einziger physikalischer Vorgang die Ursache beider Detektorsignale. Bei einer zufälligen Koinzidenz stammen die beiden Signale von zwei verschiedenen, unabhängig voneinander eintretenden Vorgängen. Darum sind die Signale bei wahren Koinzidenzen zeitlich korreliert, also in einem bestimmten Zeitabstand miteinander verbunden. Bei anderen Zeitabständen findet man nur zufällige Koinzidenzen. Diese Eigenschaft nutzt man, um wahre und zufällige Koinzidenzen zu unterscheiden. Der getrennt gemessene Untergrund an zufälligen Koinzidenzen kann dann vom Messergebnis abgezogen werden.

In manchen Fällen werden die interessierenden Ereignisse nicht durch Koinzidenz, sondern durch Antikoinzidenz identifiziert. Dann lautet die Bedingung zum Beispiel, dass ein Signal in Detektor 1 nicht von einem Signal in Detektor 2 begleitet wird.

Medizinische Bildgebung

Die Positronen-Emissions-Tomographie, abgekürzt PET, ist ein bildgebendes Untersuchungsverfahren der Medizin. Sie nutzt Koinzidenzen, um unerwünschte Detektionsereignisse zu unterdrücken und zugleich den Ort einer Strahlungsquelle genauer zu bestimmen.

Dabei arbeitet eine große Zahl von Detektoren gleichzeitig. Es wird festgestellt, welche Detektoren wie oft in Koinzidenz ansprechen. Aus diesen Koinzidenzen wird die räumliche Verteilung einer radioaktiven Substanz im Untersuchungsvolumen gemessen. Koinzidenz dient hier also sowohl der Auswahl brauchbarer Messereignisse als auch der Ortsbestimmung.

Farbfernsehtechnik

In der analogen Farbfernsehtechnik bezeichnet Koinzidenz die zeitliche Übereinstimmung der Signalflanken im Leuchtdichte-Signal und in den Farbdifferenzsignalen. Das Leuchtdichte-Signal beschreibt die Helligkeit, die Farbdifferenzsignale enthalten Farbinformationen. Signalflanken sind die Stellen eines Signals, an denen sich der Signalwert deutlich ändert.

Die Farbdifferenzsignalkanäle haben eine geringere Bandbreite. Deshalb sind ihre Signalflanken weniger steil und werden stärker verzögert. Auf der Senderseite wird das Leuchtdichtesignal so weit verzögert, dass im gesendeten Signal die im modulierten Farbdifferenzsignal erkennbaren Flanken mit denen des Leuchtdichtesignals übereinstimmen. Auf der Empfängerseite wird diese Übereinstimmung durch einen Laufzeitausgleich in der Größenordnung von 1000 ns erreicht.

Die räumliche Übereinstimmung der drei Farbkanäle wird besonders bei Bildröhren nicht Koinzidenz, sondern Konvergenz genannt.