Projekt CERN -Schwarze Löcher von Menschenhand

HiroP

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Nein, egal, was sich dort abspielt, am Ende kommt eine thermische Verteilung raus. Und die beinhaltet nicht nur EM-Strahlung.

Ganz im Gegenteil. Die thermische Emission eines schwarzen Loches ist eine reine EM-Strahlung und zwar in Form von Planckscher Emission. Bei welcher Wellenlänge ihr Intensitätsmaximum liegt, hängt nach dem Wienschen Verschiebungssgesetz von der Temperatur des schwarzen Loches ab.

Vom schwarzen Loch ausgehende Teilchenstrahlung, die durch Wechselwirkungen zwischen Vakumfluktuationen und Ereignishorizont entsteht, ist ein ganz anderer Prozess.

Wie gesagt, kommt alles daher, dass Hawking für seine Theorie einmal einen quantenmechanischen Ansatz wählte. Einfach gesagt, kam dabei Teilchenstrahlung heraus.
Der zweite Ansatz war über die Thermodynamik. Am Ende stand hier die Definition der Analogie einer Temperatur, was zu einer Planckschen Emission führt.
 

Ich

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Nein, es gibt nur einen Ansatz, und der führt zu thermischer Strahlung, und die kann (bei entsprechender Temperatur) auch andere Teilchen als Photonen enthalten.
Ich bin beileibe kein Spezialist für QFT (eher im Gegenteil), aber soweit kann ich die Artikel noch nachvollziehen. Wenn du glaubst, der quantenmachanische Ansatz würde nicht auf plancksche Strahlung führen, müsstest du dafür Belege finden können.
 

HiroP

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Nein, es gibt nur einen Ansatz, und der führt zu thermischer Strahlung, und die kann (bei entsprechender Temperatur) auch andere Teilchen als Photonen enthalten.

Thermische Strahlung ist per definitionem eine reine EM-Strahlung. Sie ist die EM-Emission eines schwarzen Körpers. Sie wird beschrieben durch die Planck-Funktion. Die Wellenlänge ihres Intensitätsmaximums ist abhängig von der Temperatur des schwarzen Körpers. Sie ist keine Korpuskularstrahlung.

Ich bin beileibe kein Spezialist für QFT (eher im Gegenteil), aber soweit kann ich die Artikel noch nachvollziehen. Wenn du glaubst, der quantenmachanische Ansatz würde nicht auf plancksche Strahlung führen, müsstest du dafür Belege finden können.

Ich zitiere einfach mal Andreas Müller:

Andreas Müller schrieb:
Im Rahmen der Thermodynamik und Quantenfeldtheorie (QFT) ging Hawking über die Konzepte der klassischen Theorie Schwarzer Löcher hinaus und machte einen semiklassischen Ansatz, indem er Quantenfelder auf dem Hintergrund gekrümmter Raumzeiten untersuchte. Die Felder, die mit Teilchen wie Elektronen, Photonen oder Neutrinos assoziiert sind, sind quantisiert, nicht jedoch die Gravitationsfelder. Sie werden hingegen mit der ART beschrieben. In diesem Sinne ist Hawkings Zugang ein Konzept der semiklassischen Quantengravitation.

Semiklassisch bedeutet, dass Hawking seiner Theorie sowohl einen thermodynamischen, also klassischen Ansatz, wie auch einen quantentheoretischen Ansatz zugrunde legte. Daraus ergeben sich die zwei Wege, auf denen ein schwarzes Loch Energie verlieren kann: Thermische Emission (EM) aufgrund der Temperatur des Loches und Korpuskularstrahlung durch Vakuumfluktuationen am Ereignishorizont.
 

Ich

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Thermische Strahlung ist per definitionem eine reine EM-Strahlung.
Du siehst das viel zu eng. Stell dir ein Schächtelchen voll thermischer Strahlung vor, mit ~1GeV Energie pro Photon. Was passiert? Es bilden sich haufenweise Elektron-Positron-Paare, die im thermischen Gleichgewicht mit den Photonen sind. Bei hohen Energien stehen einfach mehr Möglichkeiten offen als bei niedrigen. Heiße thermische Strahlung kann gar nicht rein photonisch sein.
Semiklassisch bedeutet, dass
die Raumzeit nicht quantisiert wurde, sonder als "klassischer" Hintergrund der Berechnung zugrundelag. Das ist auch ok so, weil zumindest bei großen SL die Raumzeit am Ereignishorizont kaum gekrümmt ist. Und das ist der eine Ansatz, den Hawking verwendet hat.
Schau auch mal nach unter Unruh Effekt und so.
 

Orbit

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Ich
sehe das eigentlich auch so, wie Du, Ich. :)
Aber warum Du nun auf den Unruh-Effekt verweist, ist mir nicht klar.
Gruss Orbit
 

Ich

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Aber warum Du nun auf den Unruh-Effekt verweist, ist mir nicht klar.
Weil das dasselbe ist, und weil in der englischen Wiki nette Herleitungen mit krummen Erzeugungs-und Vernichtungsoperatoren skizziert sind. Nicht, dass ich die verstehen würde, aber man erkennt doch die endliche Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung von massebehafteten Teilchen.
 

Orbit

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@ Ich & Hirop
Nachdem ich nun ein paar Texte über den Unruh-Effekt gelesen habe (A. Müller, Wiki, desy) und verstanden habe, dass Unruh (nach SRT) und Hawking (nach ART) im Prinzip dasselbe beschreiben, finde ich, dass Ihr eigentlich beide Recht habt. Ob beim Unruh- oder Hawking-Effekt nun virtuelle Teilchen oder Strahlung 'gesehen' werde(n), sei eine Frage des Erklärungs-Ansatzes (oder so) meint Müller.

Und wisst Ihr, was ich beim Googeln unter 'Unruh-Effekt' auf der ersten Seite, an 8. Stelle von 14100 Nennungen gefunden habe? Meinen letzten Beitrag hier in diesem Thread. :)

Orbit
P.S. Etwas anderes hat mich übrigens noch in die Nase gestochen: Ein möglicher Zusammenhang zwischen dem Unruh-Effekt und der Pioneer-Anomalie. ;)
 
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HiroP

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...
Es bilden sich haufenweise Elektron-Positron-Paare, die im thermischen Gleichgewicht mit den Photonen sind. Bei hohen Energien stehen einfach mehr Möglichkeiten offen als bei niedrigen. Heiße thermische Strahlung kann gar nicht rein photonisch sein.

Okay, hast recht. Über derartige Effekte hab ich noch nicht nachgedacht.
Aber würden nicht in deinem Beispiel die Paare sofort zerstrahlen, und wir hätten wieder rein photonische Strahlung?

Du siehst das viel zu eng.

Das stimmt dann wohl.:)
 

Ich

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Aber würden nicht in deinem Beispiel die Paare sofort zerstrahlen, und wir hätten wieder rein photonische Strahlung?
Freilich zerstrahlen die wieder, und werden wieder erzeugt. Das meinte ich mit dem "thermischen Gleichgewicht". Je höher die Temperatur, desto höher der Anteil aller möglichen Teilchensorten an der Strahlung.
 

Bernhard

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Ich möchte mal einen neuen Aspekt in die Diskussion einbringen: Die elekromagnetische Abstoßung zwischen den beiden Protonen bei den LHC-Experimenten ist doch prinzipiell immer größer als die attraktive Gravitationskraft, wenn die unbekannten Quanteneffekte der Gravitation mal vernachlässigt werden. Auch deshalb glaube ich nicht, dass bei den LHC-Experimenten ein stabiles, bzw. längerlebiges Etwas entstehen kann.

Konsequenz: Wie wäre es Neutronen mit entsprechend hohen Energien zu verwenden :D. Sollte also tatsächlich mal etwas "Gefräßiges" bei irgendwelchen Beschleunigern entstehen, würde es für den freien Fall durch die Erde etwa 42 Sekunden benötigen. Man kann sich damit nun überlegen, ob ein genügend schweres SL (um lange genug stabil zu sein) tatsächlich die Erde verschlucken würde oder nur als Mini-SL im Erdmittelpunkt hängen bleiben würde.
 

Orbit

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Bernhard
Die elekromagnetische Abstoßung zwischen den beiden Protonen bei den LHC-Experimenten ist doch prinzipiell immer größer als die attraktive Gravitationskraft
Die werden ja mit fast Lichtgeschwindigkeit aufeinander geschossen. Die Kräfte, von welchen Du hier sprichst, spielen nur mehr eine marginale Rolle, und es macht in diesem Zusammenhang keinen Sinn, sie gegeneinander abzuwägen. Nach einem solchen Proton-Proton-Stoss liegen nicht einfach zwei intakte Protonen neben einander. Da entsteht u.U. ein neues, viel schwereres Teilchen.
In Beschleunigern verwendet man doch elektrisch geladene Teilchen, weil die sich durch hintereinander geschaltete Elektromagneten beschleunigen lassen, was bei Neutronen nicht möglich ist.
würde es für den freien Fall durch die Erde etwa 42 Sekunden benötigen
Meinst Du das?
http://de.wikipedia.org/wiki/Erdschwerefeld
Ein Weg wäre dann 42 Minuten, nicht Sekunden.
oder nur als Mini-SL im Erdmittelpunkt hängen bleiben würde.
Es würde pendeln. Wenn Hawking mit seiner nach ihm benannten Strahlung aber Recht hat, käme es nicht weit; denn es würde schnell wieder verdampfen.

Gruss Orbit
 
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Bernhard

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Hallo Orbit,

Mann oh Mann. Den Fehler mit den 42 Sekunden hätte ich eigentlich wirklich merken können. Ich habe die 42 Minuten auch schon selbst ausgerechnet und hatte das Ergebnis nur noch falsch in Erinnerung. Der Vergleich mit der ISS (die braucht ja so etwa 90 Minuten für einen Umlauf) zeigt die richtige Größenordnung. Vielen Dank für den Hinweis. Zu Punkt 2 und 3 gebe ich Dir also völlig Recht und korrigiere meine Aussagen von weiter oben.

Zum Thema: Ich meine nur, wenn schon über die "Herstellung" schwarzer Löcher diskutiert wird, sollte man doch auch einen (kurzen) Blick auf die natürlichen Prozesse werfen und da fällt mir sofort der Name Chandrasekhar ein. Daher die Idee mit den Neutronen. Beim googlen zum Thema fällt auch noch die Veröffentlichung von J.A Wheeler (?) ein, der zur Zeit der ersten H-Bombe angeblich genau solche Prozesse untersucht hat. Laut google/Wheeler bräuchte man zur Herstellung das gesamte schwere Wasser aus allen Weltmeeren zum Bau einer riesigen Wasserstoffbombe, die dann ein künstliches schwarzes Loch erzeugen würde. Kennst Du diese Veröffentlichung?
 
Zuletzt bearbeitet:

Orbit

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Kennst Du diese Veröffentlichung?
Nein.
sollte man doch auch einen (kurzen) Blick auf die natürlichen Prozesse werfen und da fällt mir sofort der Name Chandrasekhar ein.
Ich verstehe die Querverbindung zu Chandrasekhar leider nicht. Aber eins ist mir klar:
Deuterium kommt zwar in der Natur vor; aber deswegen ist das Einsammeln und zünden der Kernfusion noch lange kein 'natürlicher Prozess'.

Orbit
 

Bernhard

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Hallo Orbit,

es gibt da das schöne Buch von T. Fließbach "Allgemeine Relativitätstheorie". Dort werden u.a. die verschiedenen Kollapse Stern -> Weißer Zwerg, Stern -> Neutronenstern und Stern -> SL diskutiert (= natürliche Prozesse). Gerade beim Kollaps zum weißen Zwerg (das hat als erster Chandrasekhar berechnet und untersucht) spielt die Frage nach den Kräften, die der Gravitation entgegenwirken die entscheidende Rolle: Fermidruck kontra Schwerkraft.

Als Analogie dazu ist mir natürlich gleich die elektromagnetische Kraft eingefallen, die ja zwischen den Protonen beim LHC wirkt. Zusätzlich denke ich, dass die Ladung bei den LHC Prozessen schon eine wichtige Rolle spielt, da die Distanzen sehr klein werden und da divergiert ja die Coulombkraft. Man hat also ganz andere Vorgänge als beim Kollaps zum schwarzen Loch.

Das Thema bewegt mich, da ich glaube, dass die Physiker hier schon in der Verantwortung stehen. Zumindest sollte man den Leuten, die nichts damit zu tun haben oder haben wollen, bzw. als Steuerzahler das Ganze bezahlen die Angst vor den LHC-Versuchen nehmen. Und diese Ängste gibt es, wie es auch eine Klage irgendwo auf Hawaii gegen diese (LHC) Versuche (Quelle: New York Times vor einigen Wochen) zeigt.
 

pauli

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Und diese Ängste gibt es, wie es auch eine Klage irgendwo auf Hawaii gegen diese (LHC) Versuche (Quelle: New York Times vor einigen Wochen) zeigt.
Ängste gibt es, weil sie von Irrationalisten und Provokateuren permanent geschürt werden.
Klagen in den USA zeigen garnichts, es ist eben das Land der unbegrenzten Klagemöglichkeiten.
 

bastl73

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So sehe ich die ganze Sache:

Ein "reines" SL besteht nur aus Neutronen (reine Masse auf kleinstem Raum), da diese
keine Ladung besitzen und somit keine Kraft, der statischen Ladung, die Massen
vergößern könnte.

Die Neutronen die wir kennen haben immer eine hohe ionisierende Geschwindigkeit,
Energie; sonst könnten wir die Presenz eines Neutrons nicht nachweisen.

Ruhende Neutronen oder Neutronen die langsamer sind als die Ionisierungsenergie
sind für uns unsichtbar. Diese Neutronen können ein SL bilden.

Da alle "natürlichen" Neutronen die sich frei bewegen mit mindestens der
Ionisierungsenergie ein Atom verlassen haben, sind ruhende Neutronen nur durch
Kollision mit anderen Nukleonen oder künstlich erzeugbar.

Es gibt mehrere Möglichkeiten solche Neutronen künstlich herzustellen:

1.) Erzeugung eines großräumigen Plasmas und herausbeschleunigen der geladenen
Nukleonen und danach sofortigen Abkühlens. (z.B. im JET, Fusionsreaktor)
Ein LASER-Strahl mit guter Impulskraft (Photonen-"Massen"-Impuls, in "" um zu
verdeutlichen, daß dieser Impuls nur auf Ladungen und daran haftende Massen wirkt)
müsste auch genügen.

2.) Pulsbeschleunigung der Protonen, die die Massenanziehung des Neutrons und
Protons übersteigt Dazu benötigt es viel Energie/Proton, mehr als ein Atom
komplett zu ionisieren (Plasma). Die Gesammtenergie ist somit die gleiche bei 1.) und 2.).
Wird die Beschleunigung weiter gesteigert kann es passieren, daß man die
Protonen "stript". Sozusagen die Ladung von der Masse Proton trennt, was bei den Versuchen
im CERN mit einer negativen Beschleunigung passiert.
Wenn man unter dem Aspekt diesen Versuch untersucht könnte man davon ausgehen,
daß ein Proton aus einem Neutron + Ladung besteht; was durchaus Sinn macht, wenn man
den Zerfall eines SL und dessen Energieaufnahme anschaut.
Bei dieser vorgehensweise wird es jedoch schwierig die "künstlichen" Neutronen
zu finden, da diese gravitativ etwas mitbeschleunigt werden und somit eine Geschwindigkeit
bis zur Ionisierunsenerie oder darüber haben; je nach Impulsbreite.
Da das CERN auch noch einen Kreis bildet fliegen die ruhenden Neutronen auch noch
seitlich davon.
Um die ruhenden Neutronen zu erzeugen und zu nutzen benötigte man einen doppelt
linearen Beschleuniger. Wobei an den entfernten Enden bis hin zur Mitte der
Beschleiniger die ruhenden Neutronen entstehen würden. Die Neutronen die zur Mitte
hin entstehen würden hätten schon wieder eine sehr hohe Geschwindigkeit.

2.+)Oder man würde mit einem Laser in der Mitte ein Plasma bilden und die geladenen
Nukleonen nach außen wegbeschleunigen, wie in 1.) beschrieben.

Gefärlichkeit von kleinen SL auf der Erde.

Wenn man nun absolut ruhende Neutronen erzeugen könnte und diese sich durch ihre
Gravitation zusammenballen würden, also mindestens zwei, würden 2 Elektronen genügen
um ein Wasserstoffatom zu bilden:
Zwei gebundene ruhende Neutronen haben die Kraft ein Elektron zu fangen und an ihre
Masse gravitativ zu binden Neutron + Proton. Würde das andere Neutron auch ein Elektron binden,
würden sich die Protonen so abstoßen, daß die elektrische Abstoßung die gravitative
Anziehung aufhebt. Wobei ich davon überzeugt bin, daß erst dieser Zusammenhang die
Ladung (Größe) von einem Elektron definiert.
Da wir keine Energie von der Erde weg schleudern, wie z.B. die Sonne oder andere Sterne,
sehe ich der Sache ziemlich gelassen entgegen. Wir behalten unsere Masse und die
dazugehörige Ladung!
 

FrankSpecht

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Moin, bastl73 (Sebastian?), und willkommen bei astronews!
Ein "reines" SL besteht nur aus Neutronen (reine Masse auf kleinstem Raum), da diese
keine Ladung besitzen und somit keine Kraft, der statischen Ladung, die Massen
vergößern könnte.
Ich mach mir zwar wegen des LHC auch keine Sorgen, aber was spricht deiner Meinung nach gegen ein "black hole electron"?

Oder anders gefragt: Was ist ein "reines" SL?
Eines z.B. ohne Akkretionsscheibe?
 

Orbit

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So sehe ich die ganze Sache:
Du siehst sie ziemlich falsch:
Ein "reines" SL besteht nur aus Neutronen (reine Masse auf kleinstem Raum),...
Dann wäre ein Neutronenstern ein SL. Dem ist aber nicht so.
da diese keine Ladung besitzen und somit keine Kraft, der statischen Ladung, die Massen vergößern könnte.
Quatsch. Ladungen vergrössern keine Massen.
Die Neutronen die wir kennen haben immer eine hohe ionisierende Geschwindigkeit, Energie; sonst könnten wir die Presenz eines Neutrons nicht nachweisen.
Die Neutronen, die wir kennen, sind vor allem Bestandteile der Atome und verhalten sich im Kern relativ ruhig.
Ruhende Neutronen oder Neutronen die langsamer sind als die Ionisierungsenergie sind für uns unsichtbar. Diese Neutronen können ein SL bilden.
Dann wären die meisten Atome schwarze Löcher.
Und was Du im Folgenden über die Ladung von Neutronen schreibst, ist absoluter Nonsens. Das Neutron hat auch Ladungen, Quarkladungen, die sich allerdings gegenseitig neutralisieren. Nonsens auch, wie Du Dir die Umwandlung eines Protons in ein Neutron vorstellst:
Wird die Beschleunigung weiter gesteigert kann es passieren, daß man die Protonen "stript". Sozusagen die Ladung von der Masse Proton trennt, was bei den Versuchen im CERN mit einer negativen Beschleunigung passiert.
Negative Beschleunigung. Was soll das?
Wenn man unter dem Aspekt diesen Versuch untersucht könnte man davon ausgehen, daß ein Proton aus einem Neutron + Ladung besteht
Schau Dir mal das Quarkmodell an, dann merkst Du, was für einen Blödsinn Du hier verzapfst.
Und dann...nein es ist too much. Ich mag da nicht mehr ins Detail gehen. Es hat eh keinen Sinn; denn Du hast von dem allem keine Ahnung.
Orbit
 
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