Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Schwarze Löcher im Labor ?!
Britische Forscher wollen im Labor künstliche Schwarze Löcher erzeugen, um deren physikalische Eigenschaften besser untersuchen zu können.
Ein Schwarzes Loch ist so etwas wie ein kosmischer Staubsauger der alles, was in seinen Einflussbereich gerät, gnadenlos ansaugt und verschluckt, auch Licht und Schallwellen.
Auf normalem Weg entsteht ein Schwarzes Loch, wenn ein Stern unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht und zu einem winzigen Punkt kollabiert.
Da die Schwarzen Löcher alles, was sie schlucken nicht wieder herauslassen, ist eine Beobachtung durch die Forscher schwierig, denn schliesslich wird auch das Licht verschluckt. Um dem physikalischen Phänomen des Schwarzen Lochs auf den Grund zu gehen, entschlossen sich die Britischen Forscher in ihren Labors selbst Schwarze Löcher herzustellen, die man besser beobachten kann, die aber dennoch eine grosse Ähnlichkeit zu ihren kosmischen Verwandten aufweisen.
Die Schwarzen Löcher sind deswegen so interessant, weil es in der mathematischen Beschreibung dieser Phänomene zwei völlig verschiedene und unvereinbare Sichtweisen aufeinanderprallen, und zwar die Einsteinsche Relativitätstheorie, mit ihrer Aussage über die Schwerkraft, und die Planck'sche Quantentheorie der supatomeren Teilchen.
Viele Physiker hoffen nun durch die Untersuchung der künstlichen Schwarzen Löcher, entweder eine Bestätigung einer der beiden Theorien, oder sogar eine Verschmelzung
der Theorien zu einer "Quantenphysik der Schwerkraft".
Doch wie wollen die Forscher ein Schwarzes Loch erzeugen? Schliesslich können sie nicht eine riesige Masse in einen kleinen Punkt vereinen. Und zwar wollen die Forscher ein Medium, welches sich selbst schneller als das Licht bewegt, mit einem Laser beschiessen. Das sei so, als wenn ein Fisch sich einem Wasserfall nähere, sagt der Britische Physiker Leonhardt, ab einem bestimmten Punkt sei der Wasserstrom schneller, als die Geschwindigkeit, die der Fisch schwimmen könne. Das Tier sei somit gefangen und könne nicht mehr entkommen.
Allerdings ist die ganze Sache komplizierter, als sie sich anhört, denn das Licht hat nämlich die denkbar schnellste Geschwindigkeit im Universum und nichts und niemand kann es daher eigentlich überholen. Das Geheimnis der Forscher liegt in dem Begriff "elektromagnetisch induzierte Transparenz" verborgen. Es wird ein Gas auf eine Temperatur kurz über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt, dann wird es mit einem Laser beschossen. Anschliessend wird ein zweiter Laser in Betrieb gesetzt, dessen Licht sich aber nur noch wenige Zentimeter in der Sekunde fortbewegen kann. Es bewegt sich sozusagen in Zeitlupe, so dass man es sogar ganz bequem zu Fuss überholen könnte. Das Licht aus dem zweiten Laser ist also quasi gefangen, ähnlich wie in einem Schwarzen Loch.
In einem ähnlichen Versuchsaufbau, will das Forscherteam um Leonhardt ein Gas erzeugen, in dem sich Schall nur noch langsam fortbewegen kann.
Quelle: Bild der Wissenschaft (www.wissenschaft.de)
http://www.wissenschaft.de/sixcms/detail.php?id=51806
Harmakhis
27.01.2001, 20:21
Puh.....ich habe schon gedacht, die wollten wirklich ein Schwarzes Loch proudzieren, aber die simulieren das nur......
Anstonsten hätte das ganzschön gefährlich werden können, da wir noch keine Eindämmungsfelder besitzen, oder?:D
Streicher
28.01.2001, 00:30
Außerdem sind die Wissenschaftler gar nicht in der Lage die technischen Vorraussetzungen zu schaffen, um überhaupt eines erzeugen zu können
Peter R.
28.01.2001, 08:17
Die Technik haben wir nicht, aber was wissen wir schon über dieses Phänomen??? Die Wissenschaftler spielen sich blöd herum et voila ein schwarzes Loch saugt uns die Erde unterm Hintern weg.
Originally posted by Peter R.
Die Wissenschaftler spielen sich blöd herum et voila ein schwarzes Loch saugt uns die Erde unterm Hintern weg.
Das wäre doch bestimmt lustig:D
Möchte anmerken, dass der Saugeffekt nicht unbedingt das schlimmste ist. Falls man diesen Efekkt lokal für den Versuch unterdrücken könnte, gäbe es immer noch das Problem das ein Teelöffel Schwarzes Loch über eine großere Masse, wie unser Planet verfügt!
Das wäre bestimmt "komisch", wenn in England plötzlich die Masse durch den Planeten rutscht!
Aber wahrscheinlich würden wir gnadenlos aufgesogen und darauf kann ich IMHO verzichten!
Normalerweise ist Licht recht zügig unterwegs. Daß die (Gruppen-) Geschwindigkeit, also die reale Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in einem optisch dichten Medium (z.B. Quarzglas) kleiner ist, als in einem optischen dünnen (z.B. Vakuum, Luft...) ist jedem bekannt, der einmal verstanden hat, wie ein Prisma funktioniert.
Einer amerikanischen Forschergruppe ist es nun gelungen, Licht auf 17 m/s abzubremsen. Dies wird erreicht, in dem ein eigentlich für die entsprechende Wellenlänge undurchlässiges Gas mit einem sehr starken Laser bestrahlt wird. Dadurch verschieben sich die Grundzustände der Gaselektronen und sie werden für einen schmalen Bereich des Spektrums transparent. Aufgrund der extrem hohen Dispersion (Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindizes) und der damit direkt verbundenen Abnahme der Gruppengeschwindigkeit, geschieht die Ausbreitung des Lichts nur noch sehr langsam.
Für Physiker:
Stichwort: Elektromagnetisch induzierte Transparenz. Zunächst wird das Gas (Na) extrem gekühlt: Submikrokelvin. Absorption des Lichts eines Probelasers aufgrund der Übereinstimmung der Wellenlänge des Lichts mit einem Dipolübergang der Atome. Zusätzliche Bestrahlung mit einem zweiten Laser. Dadurch Veränderung der Eigenzustände des gekoppelten Systems aus Atomen und Lichtfeld. Der Grundzustand geht in einen sogenannten Dunkelzustand über. Dieser Dunkelzustand wechselwirkt nicht mit dem ursprünglichen Probelaser. Das Gas ist nun für dessen Wellenlänge transparent. Damit verbunden ist eine extrem starke Dispersion. Der Brechungsindex ist extrem wellenlängenabhängig. Demzufolge nimmt auch die Gruppengeschwindigkeit stark ab. Um das Gas nicht zu stark zu erwärmen, wird es nur mit kurzen Impulsen bestrahlt. Lichtgeschwindigkeit bei 450 nK: 32,5 m/s, LG bei 50 nK: 17 m/s. Hier sind 90% der Na-Atome Bose-Einstein-kondensiert. Ob die Bose-Einstein-Kondensation einen Einfluß auf die elektromagnetisch induzierte Transparenz hat, ist gegenwärtig Ziel der Untersuchungen. :smokin:
@Alex: Kann es sein, dass du dieses Posting schon wo anders hingeschrieben hast? Kommt mir irgendwie bekannt vor! ;)
Nein, hab ich ganz sicher nicht (weil nicht auf meinem Mist gewachsen). Habe es von http://www.sciencefiction.de/index.htm?scifact/artikel/licht.htm :smokin:
Streicher
28.01.2001, 18:36
@Alex: In einem Bericht, den ich letzte Woche im Deutschlandfunk gehört hatte, wurde berichtet das es zwei Forschergruppen unabhängig voneinander gelungen ist, daß Licht völlig zu stoppen. Dazu wurde Rubidiumgas mit einem Laser beschossen und es so lichtdurchlässig gemacht. Ein zweiter Laser mit einer nur geringfügig abweichenden Wellenlänge zielte ebenfalls auf das Gas. Dieser Laser drehte bei Auftreffen auf Rubidiumatome deren Spin um und wurde dadurch immer langsamer. Der erste Laser wurde nun abgeschaltet und somit der zweite Lichtstrahl in dem nun wieder undurchlässigen Rubidiumgas gefangen.
Man konnte den "Fingerabdruck" des zweiten Laser durch den umgekehrten Spin einiger Rubidiumatome messen. Nach erneutem Anschalten des ersten Lasers, um das Gas wieder durchlässig zu machen, kam der voher feststeckende zweite Lichtstrahl aus dem Gas heraus und zwar mit genau den Eigenschaften, mit denen er vorher in das Gas eingetreten war.
@ Streicher:
Klingt faszinierend, aber eine (vielleicht) blöde Frage: Haben Atome einen Spin? Ich dachte immer das hätten nur die Elektronen. Muss ich wohl in Chemie nicht dagewesen sein.
Streicher
28.01.2001, 23:33
Doch Atome haben einen Kernspin. Viele Atomkerne drehen sich um ihre eigene Achse, d.h. sie besitzen einen Kernspin.
Rotationen dieser Kerne verursachen ein sogenanntes magnetisches Moment m; Man kann sich zur Vereinfachung den Kern als eine Art Stabmagneten vorstellen, der sich frei bewegt. Befindet sich der Kern in einem äußeren Magnetfeld, so kann dieser letztendlich zwei unterschiedliche Orientierungen annehmen: zum einen die energiearme, welche die zum Magnetfeld parallele darstellt, zum anderen die energetisch höherwertige, aber unvorteilhaftere, nämlich die zum Magnetfeld antiparallele.
Diese beiden Orientierungen bezeichnet man als Spin Alpha und Spin Beta.
Ein Übergang in den energiereicheren Zustand erfordert die Zufuhr eines bestimmten Energiequantums; wird die Energie von der Probe absorbiert, so kommt es zur sogenannten Resonanz.
Resonanz tritt immer dann ein, wenn genau die Strahlung absorbiert wird, die zum Überbrücken des Enegieunterschiedes benötigt wird.
Geht ein wenig über Schulwissen hinaus aber erklärt die Frage nach dem Spin.
Bin ja auch nicht mehr in der Schule (zum Glück). Aber prima Antwort, hab das dann soweit auch kapiert. Danke mal.
Nur noch was zum "echten" künstlichen schwarzen Loch.
Selbst wenn es gelingen sollte, ein künstliches schwarzes Loch zu erzeugen, wäre dieses völlig ungefährlich für uns. Denn obwohl schwarze Löcher "alles verschlucken, sogar Licht", geben sie eine geringe Strahlung ab, die sogenannte Hawkings-Strahlung. Sie besteht aus Teilchen, die sich durch den Schwarzschildradius des Lochs Tunneln. Diese Strahlung hängt von der Masse und dem Durchmesser des schwarzen Lochs ab. Da sich, wie man weiss, das Verhältnis von Oberfläche zum Volumen bei Kugeln mit abnehmendem Radius immer mehr zugunsten der Oberfläche verschiebt, gibt es also eine immer grössere "Fläche", wodurch sich die Teilchen tunneln können, verglichen mit dem immer kleineren Volumen. Das heisst, sehr kleine schwarze Löcher zerstrahlen durch diesen Tunneleffekt sehr viel schneller als grosse.
Die genauen Berechnungen zeigen nun, dass schwarze Löcher, wie man sie vielleicht im Labor erzeugen könnte, viel zu klein sind, um zu einer Gefahr zu werden. Das heisst, sie wären in bruchteilen von Milisekunden zerstrahlt, bevor sie in der Lage wären, überhaupt "etwas aufzusaugen". Als Forscher in den USA und in Genf (am CERN) vor knapp einem Jahr versuchten, ein sog. "Quark-Gluonen-Plasma" in einem Teilchenbeschleuniger herzustellen und dabei herauskam, dass die Energien reichen würden, um ein kleines schwarzes Loch zu erzeugen (eines, dass wie gesagt in Milisekundenbruchteilen zerstrahlt sein würde) hat das schreierische "wisssenschafts"-Magazin PM einen riesen Artikel darüber herausgegeben, in dem inständig von der "grossen Gefahr" gewarnt wurde, der sich die Menschheit da aussetzt, usw. Ich kann nur lachen.
LadyZero
01.03.2001, 01:41
@Bynaus
Ich habe Hawkings Bücher ebenfalls gelesen und kenne diese Theorie - auch wenn´s schon ein paar Jahre her ist.
Du scheinst dich damit ja ganz gut auszukennen.
Ich hab aber vor einiger Zeit gelesen - und da bin ich mir 100prozentig sicher - daß Hawkings genau diese Theorie wieder selbst widerlegt hat. Ich meine, daß die schwarzen Löcher aufgrund dieser Strahlung kleiner werden bzw. "zerstrahlen".
Weißt du näheres darüber?
Na klar, die Löcher zerstrahlen, umso grösser, umso langsamer. Wo liegt das Problem? Irgendwann, in imens ferner Zukunft, wird es nur noch schwarze Löcher geben, die sich gegenseitig "auffressen". Die wenigen verbliebenen Monsterlöcher werden im Verlaufe von Äonen zerstrahlen, bis nichts mehr übrig ist ausser Raum, Zeit und im gesamten Raum gleichmässig verteilte Strahlung. Die Entropie kann nicht mehr zunehmen, alles wird dann Gleichförmig sein...
Oder habe ich deine Frage nicht richtig verstanden?
hm, und du meinst nicht dass IRGENDWAS geschieht wenn sich zb 2 monsterlöcher gegenseitig auffressen? ich kann mir das schwer vorstellen ^^ vielleicht gibts dann einen urknall? :D man kann wirklich nicht mit sicherheit sagen, was passiert, wenn zwei singularitäten aufeinander treffen! im fernfeld gelten zwar noch die üblichen gravitationsgesetze als näherung, allerdings weichen diese immer weiter ab je weiter man sich dem ereignishorizont nähert, in unmittelbarer nähe muss man dann letztendlich die allgemeine relativitätstheorie anwenden :death: :D abgesehen davon glaube ich nicht, dass es etwas perfektes gibt ^^ wenn du sagst, dass alles homogen wäre, würde es dies dann nicht implizieren?
außerdem gibts ja dann noch kleinigkeiten wie stringtheorie, wurmlöcher, usw usw ^^ weiters, solange man die quantenfeldtheorie und die allgemeine relativ.theorie nicht vernünftig vereinen kann, ist das sowieso eigentlich nur rumraten mit formeln und resultaten ;) nebenbei auch diverse wechselwirkungen von elementarteilchen :eek:
hm, und du meinst nicht dass IRGENDWAS geschieht wenn sich zb 2 monsterlöcher gegenseitig auffressen?
Och ziemlich spektakulär wird es schon sein, gesetzt, es gibt überhaupt noch genügend Gas, das bei der Vereinigung zum Leuchten angeregt werden könnte. Zudem dürfte eine solche Vereinigung einen deftigen Gravitationswellen-"Tsunami" durch All schicken - aber das ist alles vernachlässigbar und überhaupt nicht vergleichbar mit dem Urknall.
in unmittelbarer nähe muss man dann letztendlich die allgemeine relativitätstheorie anwenden
Ähm, ja. Na und?
wenn du sagst, dass alles homogen wäre, würde es dies dann nicht implizieren?
Das hängt von deiner Definition von Perfektion ab... :D
das mit dem urknall war eher als scherz zu verstehen, ich wollte nur unterstreichen, dass wir wirklich ka haben, was in einen solchen fall passiert ^^
nur weil die rela bis dato das SCHEINBAR richtigste ist, heißt das nicht, dass sie auch zu 100% stimmt!
eher interessant finde ich ja die auswirkung von gravitation auf zeit :D
nunja, ebenso hängts auch von deiner definition ab :P gleichmäßig im raum, also in die unendlichkeit, sprich dauert unendlich, also kann man imho nur von einer annäherung sprechen :D
btw, was für ein gas?
das mit dem urknall war eher als scherz zu verstehen, ich wollte nur unterstreichen, dass wir wirklich ka haben, was in einen solchen fall passiert
Gut, "keine Ahnung" ist falsch ausgedrückt: Wir haben schon eine Vorstellung davon, was geschehen sollte (etwa das, was ich geschildert hatte), und bisher gibt es keine Hinweise darauf, dass wir uns diesbezüglich irren - aber das muss natürlich nichts heissen.
nunja, ebenso hängts auch von deiner definition ab :P gleichmäßig im raum, also in die unendlichkeit, sprich dauert unendlich, also kann man imho nur von einer annäherung sprechen
Du wolltest wissen, ob grösstmögliche Homogenität eine Form von Perfektion darstellt: das kommt eben drauf an, wie du dir "Perfektion" vorstellst. Ich mache ja keine Aussagen über "Perfektion", deshalb hab ich auch keine Definition.
Gas? Nun, viele Schwarze Löcher "leuchten" durch das stark erhitzte Gas, das sie verschlucken. Wenn es kein solches Gas gibt, dann bemerkt man die Schwarzen Löcher nur indirekt durch die Anziehung, die sie auf die umgebende Materie (z.B. einen Stern) auswirken.
LuckyGuy
16.11.2006, 17:31
Hmmmm, bis zum Jahr 1986 dachten auch alle Astrophysiker, eine Supernova müsse von einem roten Überriesen ausgehen. Und es gab ebenfalls keinerlei Hinweise, dass sie sich irren - bis ein blauer Riese hochging, oder? ;)
Und es gab ebenfalls keinerlei Hinweise, dass sie sich irren - bis ein blauer Riese hochging, oder?
Ja und? Entscheidend ist doch, dass sie sich danach den neuen Beobachtungen angepasst haben. Etwas anderes habe ich auch nicht gesagt: Wir denken, wir wissen, was geschieht, wenn grosse SL verschmelzen, und bisher haben wir noch nichts beobachtet, was gegen diese Vorstellung spricht. Das heisst keineswegs, dass es immer so bleiben wird.
Skymarshal
16.11.2006, 18:08
Gas? Nun, viele Schwarze Löcher "leuchten" durch das stark erhitzte Gas, das sie verschlucken. Wenn es kein solches Gas gibt, dann bemerkt man die Schwarzen Löcher nur indirekt durch die Anziehung, die sie auf die umgebende Materie (z.B. einen Stern) auswirken.
Meinst du Gammastrahlung?
Könnten sie nicht auch wie eine starke Linse wirken, ähnlich "Galaxielinsen" und dadurch Hintergrundlicht stark brechen, bzw. umlenken?
Meinst du Gammastrahlung?
Ja, aber nicht nur - die Akkretionsscheiben von SL strahlen praktisch im ganzen Spektrum.
Könnten sie nicht auch wie eine starke Linse wirken, ähnlich "Galaxielinsen" und dadurch Hintergrundlicht stark brechen, bzw. umlenken?
Könnten sie vermutlich schon, ja, nur sind sie zu selten, als dass sich dies in nächster Zeit beobachten liesse. Zudem beobachtet man Gravitationslinsen bisher immer sehr "zufällig".
LuckyGuy
17.11.2006, 08:04
@ Bynaus:
Ja, klar.
Aber genau so wie bei dem blauen Riesen könnten sie sich irren, was die Verdampfung von schwarzen Mikrolöchern angeht...
Nur, dass man danach keine Theorien mehr anpassen kann. ;)
Mein Vertrauen in die Astro- und Teilchenphysiker ist sowieso zutiefst erschüttert:
Die glauben doch tätsächlich noch immer an den Urknall! :silly:
:D
(Ja, im anderen Thread werde ich noch antworten - habe aber gerade nicht die Muße dazu ;))
Aber genau so wie bei dem blauen Riesen könnten sie sich irren, was die Verdampfung von schwarzen Mikrolöchern angeht...
Die Situation ist schon nicht ganz die gleiche. Im Fall der Schwarzen Löcher hat man gute Hinweise darauf, dass nichts geschehen wird: so gibt es kosmische Strahlen, die so energiereich sind, dass sie alle Teilchenbeschleuniger auf der Erde übertreffen: solche Schwarzen Mikrolöcher sollten also auch in der Atmosphäre entstehen, und wenn das jetzt viele Millliarden Jahre lang gut gegangen ist, dann kann man davon ausgehen, dass diese Schwarzen Mikrolöcher auch tatsächlich verdampfen.
Die glauben doch tätsächlich noch immer an den Urknall!
:D Aus guten Gründen, glaub mir, aus guten Gründen... ;)
das war eine rhetorische frage ;) kurz gesagt ging es mir nicht um die definition von homogen bzw perfektion, sondern schlicht darum, dass es nie diesen zustand geben wird! wenn es unendlich lange dauert, bis sich die strahlung im raum verteilt hat, wirds diesen zustand nie (genauer gesagt nach unendlich vielen jahren xD) geben oder irre ich mich?
Ich hab hier mal einen aktuellen Artikel zu dem Thema entdeckt:
http://www.netzeitung.de/wissenschaft/453522.html
Der Urknall im Labor hat nur wenig mehr Energie als zwei kollidierende Mücken. Doch zusammengepfercht auf ein Billionstel Mückengröße entfacht sich eine Höllenglut, die Forscher so dicht an die Geburt des Kosmos heranführen soll wie nie zuvor. Dafür entsteht bei Genf das größte Experiment, das Menschen je gemacht haben.
Schon wahnsinn, was das für Vergleiche sind :D
Mondkalb
11.01.2007, 13:17
Relikte Schwarzer Löcher las Energiequelle? Schätze, das ist eher ein PR-Gag:
http://www.astronews.com/news/artikel/2007/01/0701-007.shtml
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