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Schwarze Löcher

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  • Schwarze Löcher

    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
    »Ich habe nie eine Chance hastig vergeben, sondern lieber gemütlich vertändelt.« - Willi »Ente« Lippens

    Läuft!
    Member der No - Connection

  • #2
    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?
    Christianity: The belief that some cosmic Jewish zombie can make you live forever if you symbolically eat his flesh and telepathically tell him that you accept him as your master, so he can remove an evil force from your soul that is present in humanity because a rib-woman was convinced by a talking snake to eat from a magical tree.
    Makes perfect sense.

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    • #3
      Außerdem sind die Wissenschaftler gar nicht in der Lage die technischen Vorraussetzungen zu schaffen, um überhaupt eines erzeugen zu können
      Streicher
      ChemieOnline
      Die Erinnerung ist das einzige Paradies, aus dem wir nicht vertrieben werden können.

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      • #4
        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.
        <<I brought back a little surprise for the Dominion.>> (Benjamin Sisko)

        Die Erde ist das einzige Irrenhaus, das von seinen Insassen verwaltet wird.
        (René Wehle)

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        • #5
          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
          »Ich habe nie eine Chance hastig vergeben, sondern lieber gemütlich vertändelt.« - Willi »Ente« Lippens

          Läuft!
          Member der No - Connection

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          • #6
            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!
            Recht darf nie Unrecht weichen.

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            • #7
              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.

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              • #8
                @Alex: Kann es sein, dass du dieses Posting schon wo anders hingeschrieben hast? Kommt mir irgendwie bekannt vor!
                Recht darf nie Unrecht weichen.

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                • #9
                  Nein, hab ich ganz sicher nicht (weil nicht auf meinem Mist gewachsen). Habe es von http://www.sciencefiction.de/index.h...ikel/licht.htm

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                  • #10
                    @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.

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                    • #11
                      @ 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.

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                      • #12
                        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.
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                        • #13
                          Bin ja auch nicht mehr in der Schule (zum Glück). Aber prima Antwort, hab das dann soweit auch kapiert. Danke mal.

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                          • #14
                            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.
                            Planeten.ch - Acht und mehr Planeten (neu wieder aktiv!)
                            Final-frontier.ch - Kommentare vom Rand des Universums

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                            • #15
                              @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?
                              There is no emotion - There is peace
                              There is no ignorance - There is knowledge
                              There is no passion - There is serenety
                              There is no death - There is the force

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