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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben. |
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#1
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Hawking-Strahlung
Hallo,
ich habe immer noch ein Verständnisproblem mit der Hawkingstrahlung von Schwarzen Löchern, die ja ungefähr so erklärt wird: Bei Bildung eines Teilchen/Antiteilchen-Paares direkt außerhalb des Ereignishorizontes eines SL wird ein Teilchen in das SL gezogen, das andere kann entfliehen. Da die Paarbildung im Schwerefeld des SL stattfand, wird dem SL Masse entzogen (sonst würde das SL ja schwerer werden, da es ein Teilchen gewinnt). Frage: Gilt das auch für Paarbildungen weit außerhalb des SL, also viele Lichtjahre vom SL entfernt? Zumindest theoretisch, wenn auch sehr unwahrscheinlich, könnten solche Teilchen (aus Paarbildungen weit weg vom SL) ins SL fallen, während das andere Teilchen dem restlichen Universum zur Verfügung steht. Wenn man es sich genau überlegt, sind ja alle Paarbildungen im Schwerefeld aller SL, Sterne und Planeten, da die Schwerkraft unendlich weit wirkt. Dann kann doch aber die Erklärung oben nicht stimmen und das SL müsste an Masse gewinnen und nicht verlieren, oder? Und noch ein Gedankenexperiment: Angenommen man hat zwei SL, die sich in engem Abstand umkreisen. Genau zwischen den beiden Ereignishorizonten enstehen durch Paarbildung Teilchen, wobei das eine Teilchen in das eine SL und das andere Teilchen in das andere SL fällt. Verlieren jetzt beide SL an Masse und wenn ja wie viel? Oder gewinnen beide SL an Masse? Grüße, Blacky Ge?ndert von Blacky (23.03.10 um 08:11 Uhr) Grund: Schreibfehler |
#2
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AW: Hawking-Strahlung
Zitat:
Zitat:
Gruß, Timm
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Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus |
#3
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AW: Hawking-Strahlung
Hi Timm,
Danke für die Antwort. So ganz kapier ich es noch nicht. Man könnte ja anstatt Schwarzer Löcher auch Neutronensterne nehmen, da müsste es im Prinzip genauso funktionieren, auch wenn sie keinen Ereignishorizont haben. Und was heißt am Ereignishorizont? Ab welchem Abstand ist ein Paarbildung nicht mehr am Ereignishorizont? Das ist alles so schwammig. Auch das häufige Argument, dass die Paarbildung im Schwerefeld des SL passiert und deswegen das SL an Masse verliert, verstehe ich nicht. Es passieren doch andauernd Paarbildungen überall ohne den Einfluss Schwarzer Löcher. "Wem" wird in diesem Fall Masse entzogen? Ich kann irgendwie nicht glauben, dass beim Hineinfallen eines Teilchens in ein SL das SL an Masse verliert! Ich behaupte - natürlich ohne mathematische Grundlage - dass ein SL an Masse gewinnt, egal ob es ein Teilchen von ein Paarbildung bekommt oder ein "normales" Teilchen. Kurz gesagt, ich zweifle Hawkings an! Grüße, Blacky PS. Hat man eigentlich überhaupt schon Teilchen von einer Paarbildung aus der Vakuumfluktuation direkt gemessen? Vielleicht gibt es die gar nicht, auch nicht virtuell und der Casimir-Effekt ist ganz anders erklärbar? Und dann verdampfen auch keine SL. |
#4
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AW: Hawking-Strahlung
Hallo Blacky!
Aufgund der Energie-Zeit-Unschärfe gibt es so genannte Vakuumfluktuationen. Dabei können Teilchenpaare (Teilchen-Antiteilchen) von an sich beliebiger Energie entstehen mit der "Auflage", dass sie in der Zeit: ∆t=h/∆E einander wieder vernichtet haben (annihiliert sind). Die Energiebilanz über die Zeit ∆t muss Null bleiben. Diese Teilchenpaare werden auch virtuelle Teilchen genannt, solange sie virtuell sind, habe sie keine "echte" Masse. Die Energie dafür wird dabei zuerst dem Vakuum "entliehen" und dann wieder "zurück gegeben". Wenn nun so etwas in der Nähe des Ereignishorizontes (EH) eines SL's passiert, dann könnte eines der Teilchen das EH durchqueren. Wenn das geschieht, dann können sie nicht mehr einander vernichten, denn so ein EH ist eine Einbahnstrasse, die Teilchen sind aus virtuellen zu reelen geworden. Die beim Vakuum "ausgeliehene" Energie muss aber dennoch "zurückgezahlt" werden, und das geht auf Kosten der Masse des SL's. Du weisst ja, Masse=Energie. E=mc^2 Da zwei Teilchen mit "echter" Masse ausgestattet werden mussten, aber nur eins davon in's SL gegangen ist, ist das SL insgesamt leichter geworden. Nein. Die Einbahnstrasse - EH, ist entscheidend. Hängt von der Energie der Teilchen ab. Je leichter die Teilchen, desto weiter vom EH können sie entstehen und den Effekt dennoch verursachen. imho Niemandem. Solange die Teilchen virtuell bleiben, brauchen sie keine externe "Energiequelle" (glaube ich). Zitat:
Soweit mein begrenztes Wissen zu der Sache. Gruss, Johann Ge?ndert von JoAx (23.03.10 um 19:07 Uhr) |
#5
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AW: Hawking-Strahlung
Hi.
Ich denke auch, daß die Hintergrundstrahlung die Quelle sein müßte. Und damit würde das SL selbst durch die Hawkingstrahlung keine Masse verlieren, sondern es würde einfach nur weniger aus der Hintergrundstrahlung akkretien als es bei ausbleibender Paarbildung der Fall wäre. (Anm.: Es gibt keine stabilen schwarzen Löcher mit wesentlich weniger als der vierfachen Sonnenmasse, aber nicht weil kleinere SLs durch Hawkingstrahlung zerstrahlen, sondern weil sie mangels Gravitation gar nicht erst entstehen. Die ganze Diskussion um Mini Black Holes, die im LHC entstehen und womöglich irdische Materie akkretieren sollen, ist obsolet.) Gruß Jogi
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Die Geschichte wiederholt sich, bis wir aus ihr gelernt haben. |
#6
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AW: Hawking-Strahlung
Hi everybody,
Zitat:
Die Grundvoraussetzungen, dass so ein Prozess stattfinden kann, dürften somit auch bei einem Planeten gegeben sein. Ich nehme an, dass es vorkommt, dass gelegentlich mal ein Elektron auf die Erde fällt und ein Positron ins All entweicht oder umgekehrt. Allerdings ist das Erdfeld sicher zu schwach, um von "Strahlung" sprechen zu können. Gruß, Uli |
#7
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AW: Hawking-Strahlung
Zitat:
Meines Wissens ist bei genauerer Betrachtung der Unruh-Effekt ausschlaggebend. Die diesem Effekt zugrunde liegende thermische Strahlung wird in der Nähe des Ereignishorizonts teils verschluckt, teils entweicht sie. Da dieser Effekt von der Beschleunigung abhängt, strahlen kleine schwarze Löcher stärker. Planeten haben keinen Ereignishorizont. Wie sollte da Hawking-Strahlung entstehen? Hawking hat Rechnungen angestellt. Möglicherweise ist aber Vorsicht angebracht, denn die für dieses Thema zuständige Theorie der Quantengravitation gibt es noch nicht, Gruß, Timm
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Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus |
#8
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AW: Hawking-Strahlung
Zitat:
Vermutlich ist es mit der Analogie zur QED nicht so weit her. Es wurde hier ja auch zurecht die Frage gestellt, wie das Schwarze Loch Masse verlieren kann, obwohl ein Teilchen hineinfällt. Dass das so ist, zeigt, dass das ins schwarze Loch fallende Teilchen gar nicht reell wird. Es hat offenbar eine negative Masse; es muss sich also um ein virtuelles Teilchen handeln, das sich nicht auf seiner Massenschale aufhält. Ich denke nun eher, es ist so, wie du sagst: der Ereignishorizont selbst ist für die Trennung des virtuellen Paares erforderlich und kein externes Photon. Es fällt also ein virtuelles Teilchen negativer Masse in ein Schwarzes Loch. Wenn so etwas jemand aus dem Forum hier gesagt hätte, hätte ich heftig widersprochen. Ehrlich gesagt, die Hypothese der Hawking-Strahlung erscheint mir jetzt doch noch gewagter zu sein als ich bislang gedacht hatte - so ganz ohne die Basis einer funktionierende Quantenfeldtheorie der Gravitation zu haben. Aber was weiss ich schon ? Danke für den Denkanstoss, Timm ! Gruß, Uli |
#9
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AW: Hawking-Strahlung
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PS: @Jogi, mit Hintergrundstrahlung hat das nichts zu tun. Große SL's zerstrahlen langsamer als kleine.(wenn Hawking recht hat)
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Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen, und nicht mehr davon geistig erfasst haben als die Kuh von der Botanik der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frisst. |
#10
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AW: Hawking-Strahlung
okay, negative Masse....
Daran muss ich mich erst gewöhnen. Ich dachte, es entstehen einfach ein Teilchen und ein Antiteilchen mit einer bestimmten (positiven) Masse. Die Energie dazu wird vom Vakuum kurzzeitig zur Verfügung gestellt. Die Gravitationskraft des SL schafft es, die beiden Teilchen zu trennen und sie können sich nicht mehr annihilieren. Dadurch werden sie real. Nur weil ein (vorher virtuelles) Teilchen ins SL fällt, wird doch die Masse nicht negativ. Aber wenn es Hawking sagt, wird es wohl stimmen... Ge?ndert von Blacky (24.03.10 um 08:18 Uhr) |
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