Hawking-Strahlung; Tunneleffekt und Energieausgleich durch den Kern

[[MQC]BrainRunner]

Hi,
ich hoffe so ein ähnliches Thema gibt es noch nicht, wenn doch, bitte bescheid sagen.

Also,

ich hab mal ein paar Fragen in Sachen Quantenphysik bzgl. Hawking-Strahlung bzw. Tunneleffekt.
Also,

In der Quantephysik ist der leere Raum keineswegs leer. In ihm entstehen und verschwinden ständig Teilchen. Sie entstehen immer in Paaren; ein Teilchen und ein Anti-Teilchen, zum Beispiel ein Elektron und ein Positron oder ein Photon (ein Lichtteilchen) und ein zweites Photon mit entgegengesetztem Spin und Impuls. Diese Teilchen werden "virtuelle Teilchen" genannt. Sie existieren nur für eine sehr kurze Zeit:

Richtig?

Frage: Wie kann aus dem Vakuum (nach Definition energielos) die Energie der virutellen Teilchenpaare bezogen werden? Auch wenn die Dauer der Existenz der Paare doch recht kurz ist , muss erst mal die Energie irgendwo herkommen...
So, und wenn nun das Paar getrennt wird, das eine Teilchen in die Singularität stürzt, das andere den Schwarzschildradius passiert (Hawking-Strahlung, E = h*c³*16pi^-1*G^-1*M^-1, richtig?), ensteht doch ein Energieloch im Vakuum, oder? Und nun, wo kommt die Energie her um das "Loch" zu stopfen, oder kann in der Quantenphysik das Energieerhaltungsgesetzt ausgehebelt werden? Das einzige wo die Energie herkommen kann ist der Kern. Beim Kern, Energie = Masse, da kein Spin und kein Impuls. Sprich der Kern verliert Masse, oder? Wie funktioniert das? Da kommt doch dann der Tunneleffekt mit ins Spiel. Kann mir das jemand genauer erklären? Was ist genau dieser Tunneleffekt? Ist das auch der Grund, warum sich die Löcher langsam zerstrahlen?


Und nochwas würde mich interessieren. Jedes Teilchen hat doch Spin und impuls, oder? "Saugt" das schwarze Loch nun Teilchen auf, was passiert mit dem Spin und dem Impuls dieser. Schluckt das schwarze Loch das anstandslos, oder bewegt sich das schwarze Loch (relativ gesehen) ein wenig mit? Also, wenn jetzt theoretisch alle Teilchen nur von genau einer Richtung kommen würden, "beschleunigt" dann das schwarze Loch in die gleiche Bewegung der Teilchen und "fliegt" dann im Universum umher, oder bleibt es starr an einem Fleck?
*puh*

Viele Fragen, hoffentlich hab ich jetzt niemanden überfordert
Hoffe auf viele (gute) Antworten,
Danke und Gruss

[Bynaus]

In der Quantephysik ist der leere Raum keineswegs leer. In ihm entstehen und verschwinden ständig Teilchen. Sie entstehen immer in Paaren; ein Teilchen und ein Anti-Teilchen, zum Beispiel ein Elektron und ein Positron oder ein Photon (ein Lichtteilchen) und ein zweites Photon mit entgegengesetztem Spin und Impuls. Diese Teilchen werden "virtuelle Teilchen" genannt. Sie existieren nur für eine sehr kurze Zeit:

Richtig?

Richtig.

Frage: Wie kann aus dem Vakuum (nach Definition energielos) die Energie der virutellen Teilchenpaare bezogen werden?

Im Raum entsteht dann sozusagen für kurze Zeit eine Menge negativer Energie, die gleich wieder durch die entstehende Strahlung bei der Vernichtung der Teilchen kompensiert wird. Die ständigen Teilchenentstehungen und Zerstrahlungen erhöhen das Niveau der "Nullenergie", so dass die eigentliche Nullenergie "unter Null", wie wir es definieren, zu liegen kommt. Der Energiebetrag darüber, bis "Null-Niveau", wir Vakuumsenergie genannt. Das Phänomen ist unter dem Namen ZPF (Zero-Point-Fluctuation) bekannt.
Ein Energieloch entsteht nicht, denn falls das ganze ein statistischer Vorgang ist, dann verschluckt ein schwarzes Loch im Mittel gleich viele Antiteilchen wie Teilchen, so dass sich die "überlebenden" Teilchen aussen gegenseitig ausradieren können. Im schwarzen Loch drin passiert dasselbe, so dass durch die ZPF das schwarze Loch ständig an Masse verliert. Je grösser die "Oberfläche" (sprich der Schwarzschild) im Verhältnis zum Volumen ist, desdo grösser ist der Effekt, was der Grund ist, warum kleine schwarze Löcher (in der Grösse von einigen Zentimetern) schon nach kürzester Zeit verdampft wären.

Tatsache ist jedoch, dass aus dem Kern des schwarzen Loches bestimmt keine Energie kommt, da dieser ja hinter dem Schwarzschildradius liegt und somit unerreichbar ist.
Die Hawking-Strahlung besteht eben aus diesen "überlebenden Teilchen". Man kann die Hawking-Strahlung auch als Teilchen interpretieren, die sich durch den Ereignishorizont tunneln, doch darüber weiss ich kaum etwas.

Das schwarze Loch ist nebenbei ein Massekörper wie jeder andere auch. Das heisst, er reagiert auf Masse mit einer änderung der Beschleunigung, dh, es wäre sehr gut möglich, den "Kurs" des schwarzen Loches mittels Teilchen zu beeinflussen, nur brauchst du sehr viele davon.

Ich kann dir leider nicht alle Fragen beantworten (zT weil sie zZ gegenstand der Forschung sind), aber ich hoffe, dir damit wenigstens ein bisschen geholfen zu haben.

[notschefix]

Re: Hawking-Strahlung; Tunneleffekt und Energieausgleich durch den Kern

Originalnachricht erstellt von [MQC]BrainRunner



Frage: Wie kann aus dem Vakuum (nach Definition energielos) die Energie der virutellen Teilchenpaare bezogen werden?
Auch wenn die Dauer der Existenz der Paare doch recht kurz ist , muss erst mal die Energie irgendwo herkommen...

Das das Vakuum er Definition her energiels ist ist falsch!

Es gibt da zum Beispiel die Nullpunktsenergie....

So und dann gubt es da den sogenannten Dirac-See....stel Dir ein koordinantensystem vor, die positive obere Hälfte ist der Materieanteil, die untere negative der Antimaterieanteil. Jetzt gibt es noch verschieden Zustände in jeder dieser Hälften. Wenn alle negativen besetzt sind und kein normaler, dann hat man so das handelsübliche Vakuum.

Wenn nun ein Teilchenpaar entsteht, dann wandert ein zustand aus dem negatibven Bereich in deie positive obere Hälfte und ist dann ein Materieteilchen, das Loc hin der unteren Hälfte ist das antiteilchen!

Die Energiedifferenz zwischen den beiden Zuständen wird durch ihren Y-Abstand bestimmt!

Diese energie kann nun zum einen durch ein Photon geliefert werden oder aber aus der Energie-Zeit -Unschärfe gewonnen werden (ein ähnliches Phänomen wie die Heisenbergsche Unschärferelation, nur eben für Energie und Zeit, und nicht für Ort und Impuls).

Und nochwas würde mich interessieren. Jedes Teilchen hat doch Spin und impuls, oder? "Saugt" das schwarze Loch nun Teilchen auf, was passiert mit dem Spin und dem Impuls dieser. Schluckt das schwarze Loch das anstandslos, oder bewegt sich das schwarze Loch (relativ gesehen) ein wenig mit? Also, wenn jetzt theoretisch alle Teilchen nur von genau einer Richtung kommen würden, "beschleunigt" dann das schwarze Loch in die gleiche Bewegung der Teilchen und "fliegt" dann im Universum umher, oder bleibt es starr an einem Fleck?
*puh*
[/B]

Keine anung, aber das das Loch weg lfliegt klingt durchaus schlüssig!

Zum Tunneleffekt werd ich auch noch was schreiben, aber nicht jetzt!

[[MQC]BrainRunner]

Schonmal vielen dank euch beiden, hat mir erst mal ein wenig geholfen das ganze bisschen mehr zu verstehen...

Gruss

[Satanklaus]

Buchtipp:
als erstes liest du am besten "Universum in der Nusschale"
dannach "Eine kurze geschichte der Zeit"
(illustrierte Ausgabe ist SEHR gut)!

beides Bücher von Meister Hawking!

Steht auch ne menge über Ereignisshorizonte drin!

[Dr.IQ]

Originalnachricht erstellt von Satanklaus
Buchtipp:
als erstes liest du am besten "Universum in der Nusschale"
dannach "Eine kurze geschichte der Zeit"
(illustrierte Ausgabe ist SEHR gut)!

beides Bücher von Meister Hawking!

Steht auch ne menge über Ereignisshorizonte drin!

Achtung:
Ich würde nicht soweit gehen und "Eine kurze geschichte der Zeit" weiterempfehlen. Mittlerweile habe ich das Buch mehrfach einigen Freunden ausgeliehen, die interesse hatten. Zuerst fanden sie es auch ganz gut und haben es dann auch bis zu dem Punkt gelesen, wo Hawking mit seinen Weltmodellen aufhört... Danach haben sie kaum noch was verstanden.

Auch wenn das Buch einfach geschrieben ist, sollte man schon Vorkenntnisse haben, wenn man dieses Buch lesen mag.

Zu "Universum in der Nusschale" kann ich nichts sagen, da ich es noch nicht gelesen habe.

Cu
IQ

[Harmakhis]

Bei Universum mit der Nussschale kann ich die illustrierte Ausgabe empfehlen. Die Besitze ich und sie ist eigentlich ziemlich verständlich dadurch.

Aber ich habe auch schon etwas Vorwissen durch andere Bücher von Hawkings.

[Satanklaus]

Das "Universum in der Nusschale" ist extra von Hawking geschrieben, dass man auch ohne großes vorwissen mit der Materie vertraut gemacht werden kann! Dieses Buch ist besser aufgebaut als eine "Kurze Geschichte der Zeit"! Deshalb sollte man es als Laie zuerst lesen!

[Harmakhis]

WHOOOOOPPPPSSS!!!!

Ich meinte eigentlich die illustrierte Ausgabe von "Eine kurze Geschichte der Zeit."

[Satanklaus]

Aber die illustriert Ausgabe von "Ein Universum in der Nusschale" ist ebenfalls sehr empfehlenswert!

[Harmakhis]

Original geschrieben von Satanklaus
Aber die illustriert Ausgabe von "Ein Universum in der Nusschale" ist ebenfalls sehr empfehlenswert!

Da gibt es eine nicht-illustrierte Ausgabe?!

[Satanklaus]

Weiß ich nicht, da ich nur kenne! Aber bestimmt gibt es irgendwo eine nicht "Bilderbuch"-Fassung!