Schwarze Löcher und Falkenstrahlung

Hawking-Strahlung, manchmal auch Bekenstein-Hawking-Strahlung genannt, ist eine theoretische Vorhersage des britischen Physikers Stephen Hawking, die die thermischen Eigenschaften von Schwarzen Löchern erklärt.

Normalerweise wird angenommen, dass ein Schwarzes Loch aufgrund der intensiven Gravitationsfelder alle Materie und Energie in der umgebenden Region hineinzieht. 1972 schlug der israelische Physiker Jacob Bekenstein vor, dass Schwarze Löcher eine genau definierte Entropie haben sollten, und leitete die Entwicklung der Thermodynamik von Schwarzen Löchern ein, einschließlich der Emission von Energie, und 1974 erarbeitete Hawking das genaue theoretische Modell dafür, wie a Schwarzes Loch könnte Schwarzkörperstrahlung aussenden.

Die Hawking-Strahlung war eine der ersten theoretischen Vorhersagen, die Aufschluss darüber gab, wie sich die Schwerkraft auf andere Energieformen beziehen kann, was ein notwendiger Bestandteil jeder Theorie der Quantengravitation ist.

Die Hawking-Strahlungstheorie erklärt

In einer vereinfachten Version der Erklärung sagte Hawking voraus, dass Energiefluktuationen aus dem Vakuum die Erzeugung von Teilchen-Antiteilchen-Paaren virtueller Teilchen in der Nähe des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs verursachen. Eines der Teilchen fällt in das Schwarze Loch, während das andere entkommt, bevor sie die Möglichkeit haben, sich gegenseitig zu vernichten. Das Nettoergebnis ist, dass es für jemanden, der das Schwarze Loch betrachtet, so aussieht, als wäre ein Partikel emittiert worden.

Da das emittierte Teilchen eine positive Energie hat, hat das Teilchen, das vom Schwarzen Loch absorbiert wird, eine negative Energie im Verhältnis zum äußeren Universum. Dies führt dazu, dass das Schwarze Loch Energie und damit Masse verliert (weil E = mc²).

Kleinere ursprüngliche Schwarze Löcher können tatsächlich mehr Energie emittieren als sie absorbieren, was dazu führt, dass sie Nettomasse verlieren. Größere Schwarze Löcher, wie die einer Sonnenmasse, absorbieren mehr kosmische Strahlung als sie durch Hawking-Strahlung abgeben.

Kontroverse und andere Theorien zur Strahlung des Schwarzen Lochs

Obwohl die Hawking-Strahlung von der Wissenschaft allgemein akzeptiert wird, gibt es immer noch Kontroversen.

Es gibt einige Bedenken, dass es letztendlich zum Verlust von Informationen kommt, was den Glauben in Frage stellt, dass Informationen nicht erstellt oder zerstört werden können. Alternativ zögern diejenigen, die nicht wirklich glauben, dass es Schwarze Löcher gibt, zu akzeptieren, dass sie Partikel absorbieren.

Darüber hinaus stellten die Physiker Hawkings ursprüngliche Berechnungen im sogenannten Trans-Planckschen Problem in Frage, da sich Quantenteilchen in der Nähe des Gravitationshorizonts besonders verhalten und aufgrund der Raum-Zeit-Differenzierung zwischen Beobachtungskoordinaten und Beobachtungskoordinaten nicht beobachtet oder berechnet werden können beobachtet wird.

Wie die meisten Elemente der Quantenphysik sind beobachtbare und überprüfbare Experimente im Zusammenhang mit der Hawking-Strahlungstheorie fast unmöglich durchzuführen. Darüber hinaus ist dieser Effekt zu gering, um unter den experimentell erreichbaren Bedingungen der modernen Wissenschaft beobachtet zu werden. Die Ergebnisse solcher Experimente sind daher immer noch nicht schlüssig, um diese Theorie zu beweisen.