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Die Hawking Strahlung ist eine von dem britischen Physiker Stephen Hawking 1975 vorhergesagte Strahlung Schwarzer Locher Sie wird aus Konzepten der Quantenfeldtheorie und der allgemeinen Relativitatstheorie abgeleitet 1 Eine Moglichkeit die Existenz der Strahlung experimentell zu verifizieren ist nach dem derzeitigen Stand der Technik nicht in Sicht Stephen HawkingDie Hawking Strahlung ist auch fur die aktuelle Forschung von Interesse weil sie als potenzielles Testfeld fur eine Theorie der Quantengravitation dienen konnte Heuristische Uberlegungen fuhrten J D Bekenstein bereits 1973 zu der Hypothese dass die Oberflache des Ereignishorizontes ein Mass fur die Entropie eines Schwarzen Loches sein konnte Bekenstein Hawking Entropie Dann musste nach der Thermodynamik einem Schwarzen Loch aber auch eine endliche Temperatur zugeordnet werden konnen und es musste im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung stehen Das ergab ein Paradoxon da man damals davon ausging dass keine Strahlung aus Schwarzen Lochern entkommen konne Hawking stellte quantenmechanische Berechnungen an und fand zu seiner eigenen Uberraschung dass doch eine thermische Strahlung zu erwarten sei Ahnliche Phanomene wie in der Hawking Strahlung treten in der Kosmologie auf Gibbons Hawking Effekt und bei beschleunigten Bezugssystemen Unruh Effekt Es wurden auch Experimente durchgefuhrt Analoga von Hawking Strahlung in anderen physikalischen Systemen zum Beispiel in Optik und Akustik mit Schwarze Loch Analoga nachzuweisen Inhaltsverzeichnis 1 Anschauliche Interpretation 2 Hawking Temperatur 3 Abschatzungen 4 Erlauterungen zu Hawkings Originalarbeit 4 1 Vorbemerkungen 4 2 Erlauterungen 4 3 Details 5 Schlussfolgerungen und Ausblick 6 Literatur 7 Weblinks 8 EinzelnachweiseAnschauliche Interpretation BearbeitenHawking hat in seiner Veroffentlichung im Jahre 1975 1 und auch in mehreren popularwissenschaftlichen Buchern intuitive Erlauterungen geboten die gemass eigener Aussage allerdings nicht allzu wortlich zu nehmen sind 2 3 Im Gegensatz zur klassischen Physik ist in der Quantenelektrodynamik und anderen Quantenfeldtheorien das Vakuum kein leeres Nichts sondern erlaubt vielmehr Vakuumfluktuationen Vakuumfluktuationen bestehen aus virtuellen Teilchen Antiteilchen Paaren Solche Paare konnen sowohl massebehaftete als auch masselose Teilchen wie etwa Photonen sein Derartige Vakuumfluktuationen existieren auch in der unmittelbaren Nahe des Ereignishorizontes Schwarzer Locher Fallt ein Teilchen oder Antiteilchen in das Schwarze Loch so werden die beiden Partner durch den Ereignishorizont getrennt Der in das Schwarze Loch fallende Partner tragt negative Energie wahrend der zweite Partner der als reales Teilchen oder Antiteilchen in den freien Raum entkommt positive Energie tragt Nach der einsteinschen Gleichung E mc ist die Energie proportional zur Masse Fliesst negative Energie in das Schwarze Loch verringert sich infolgedessen seine Masse An anderer Stelle 4 benutzt Hawking eine andere Interpretation von Teilchen Antiteilchen Paaren um die Hawking Strahlung zu veranschaulichen Da ein Teilchen oder Antiteilchen negativer Energie auch als Antiteilchen oder Teilchen positiver Energie aufgefasst werden kann das ruckwarts in der Zeit lauft konnte man ein in das Schwarze Loch fallendes Teilchen Antiteilchen so interpretieren dass es aus dem Schwarzen Loch kommt und am Ereignishorizont durch das Gravitationsfeld in die Zeit Vorwartsrichtung gestreut wird Diejenigen Teilchen oder Antiteilchen die dem Schwarzen Loch entkommen bilden die Hawking Strahlung Sie ist thermischer Natur in der Art von Schwarzkorperstrahlung und mit einer bestimmten Temperatur verbunden der sogenannten Hawking Temperatur die sich umgekehrt proportional zur Masse des Schwarzen Lochs verhalt Da die Vakuumfluktuationen durch eine starke Krummung der Raumzeit begunstigt werden ist dieser Effekt besonders bei Schwarzen Lochern geringer Masse bedeutsam Schwarze Locher geringer Masse sind von geringer Ausdehnung d h sie haben einen kleineren Schwarzschildradius Die den Ereignishorizont umgebende Raumzeit ist entsprechend starker gekrummt Je grosser und damit massereicher ein Schwarzes Loch ist desto weniger strahlt es also Je kleiner ein Schwarzes Loch ist umso hoher ist seine Temperatur und aufgrund starkerer Hawking Strahlung verdampft es umso schneller Grosse Schwarze Locher wie sie aus Supernovae entstehen haben eine so geringe Strahlung uberwiegend Photonen dass diese im Universum nicht nachweisbar ist Kleine Schwarze Locher haben dagegen nach dieser Theorie eine deutliche Warmestrahlung was dazu fuhrt dass ihre Masse rasch abnimmt So hat ein Schwarzes Loch der Masse 1012 Kilogramm der Masse eines Berges eine Temperatur von etwa 1011 Kelvin so dass neben Photonen auch massebehaftete Teilchen wie Elektronen und Positronen emittiert werden Dadurch steigt die Strahlung weiter an sodass ein so kleines Schwarzes Loch in relativ kurzer Zeit vollig zerstrahlt verdampft Sinkt die Masse unter 1000 Tonnen so explodiert das Schwarze Loch mit der Energie mehrerer Millionen Mega bzw Teratonnen TNT Aquivalent 5 Die Lebensdauer eines Schwarzen Loches ist proportional zur dritten Potenz seiner ursprunglichen Masse und betragt bei einem Schwarzen Loch mit der Masse unserer Sonne ungefahr 1064 Jahre Sie liegt damit jenseits samtlicher Beobachtungsgrenzen Hawking Temperatur BearbeitenHawking fand eine Formel fur die Entropie S displaystyle S nbsp und Strahlungstemperatur T displaystyle T nbsp eines Schwarzen Lochs die auch als Hawking Temperatur T H displaystyle T mathrm H nbsp bezeichnet wird und gegeben ist durch 6 T H ℏ c 3 8 p G M k B displaystyle T mathrm H frac hbar c 3 8 pi G Mk mathrm B nbsp Dabei bedeutet ℏ displaystyle hbar nbsp das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum c displaystyle c nbsp die Lichtgeschwindigkeit G displaystyle G nbsp die Gravitationskonstante M displaystyle M nbsp die Masse des Schwarzen Lochs und k B displaystyle k mathrm B nbsp die Boltzmannkonstante Haufig wird die Temperatur und Entropie in der Gravitationsphysik auch so angegeben dass die Boltzmannkonstante weggelassen wird Die Ableitung der Formel fur die Temperatur erfolgte in der ursprunglichen Arbeit von Hawking in semiklassischer Naherung Da ein Teil der erzeugten Strahlung durch das Gravitationsfeld in das Schwarze Loch zuruckgestreut wird sind Schwarze Locher eher als graue Strahler zu verstehen mit einer gegenuber dem Modell des schwarzen Korpers verminderten Strahlungsintensitat Die Naherungen bei der Herleitung gelten nur fur Schwarze Locher mit grosser Masse da angenommen wurde dass die Krummung des Ereignishorizontes vernachlassigbar klein ist so dass gewohnliche Quantenmechanik in der Hintergrund Raumzeit im Fall des Schwarzen Lochs die Schwarzschild Metrik oder deren Verallgemeinerungen betrieben werden kann Fur sehr kleine Schwarze Locher sollte die Intensitatsverteilung deutlich von der eines schwarzen Strahlers abweichen weil in diesem Fall die quantenmechanischen Effekte so bestimmend werden dass die semiklassische Naherung nicht mehr gilt Aus der von Hawking gefundenen Formel fur die Temperatur ergab sich uber d E T d S displaystyle mathrm d E T mathrm d S nbsp mit E M c 2 displaystyle E Mc 2 nbsp 1 T H 8 p k B G ℏ c 3 M 8 p k B G ℏ c 5 E d S d E d S 8 p k B G ℏ c 5 E d E displaystyle frac 1 T mathrm H frac 8 pi k mathrm B G hbar c 3 cdot M frac 8 pi k mathrm B G hbar c 5 cdot E frac mathrm d S mathrm d E quad Rightarrow quad mathrm d S frac 8 pi k mathrm B G hbar c 5 cdot E mathrm d E nbsp durch Integration eine Formel fur die EntropieS 4 p k B G ℏ c 5 E 2 4 p k B G ℏ c M 2 k B c 3 4 ℏ G 4 p 2 G M c 2 2 k B c 3 4 ℏ G 4 p r S 2 k B c 3 4 ℏ G A H displaystyle S frac 4 pi k mathrm B G hbar c 5 cdot E 2 frac 4 pi k mathrm B G hbar c cdot M 2 frac k mathrm B c 3 4 hbar G cdot 4 pi left frac 2GM c 2 right 2 frac k mathrm B c 3 4 hbar G cdot 4 pi r mathrm S 2 frac k mathrm B c 3 4 hbar G cdot A mathrm H nbsp mit dem Schwarzschildradius r S 2 G M c 2 displaystyle r mathrm S 2GM c 2 nbsp und der Flache des Ereignishorizonts A H 4 p r S 2 displaystyle A mathrm H 4 pi r mathrm S 2 nbsp Diese Entropie stimmt bis auf Vorfaktoren mit der von Bekenstein mit heuristischen Argumenten abgeleiteten FormelS B e k e n s t e i n ln 2 2 p k B c 3 4 ℏ G A H displaystyle S mathrm Bekenstein frac ln 2 2 pi cdot frac k mathrm B c 3 4 hbar G cdot A mathrm H nbsp uberein 7 Abschatzungen BearbeitenVon der Grossenordnung her lasst sich die Hawking Temperatur folgendermassen herleiten 8 Das Wiensche Verschiebungsgesetz ergibt ein Maximum der Schwarzkorperstrahlung bei Wellenlangen l ℏ c k B T displaystyle lambda approx frac hbar c k mathrm B T nbsp Bei Schwarzen Lochern kommt als Langeneinheit nur der Schwarzschildradius r S 2 G M c 2 displaystyle r mathrm S frac 2GM c 2 nbsp in Betracht so dass l r S G M c 2 displaystyle lambda approx r mathrm S sim frac GM c 2 nbsp und sich die Temperatur in Kelvin ergibt T K ℏ c 3 k B G M K 10 6 M M displaystyle T mathrm K approx frac hbar c 3 k mathrm B GM mathrm K approx 10 6 frac M odot M nbsp mit der Sonnenmasse M displaystyle M odot nbsp Auf ahnliche Weise lasst sich die Strahlungsleistung nach dem Stefan Boltzmann Gesetz abschatzen P c k B T 4 ℏ c 3 A c ℏ c r S 4 r S 2 ℏ c 6 G 2 M 2 displaystyle P approx c frac k mathrm B T 4 hbar c 3 A approx c frac hbar c r mathrm S 4 r mathrm S 2 approx frac hbar c 6 G 2 M 2 nbsp mit der Flache A 4 p r S 2 displaystyle A approx 4 pi r mathrm S 2 nbsp dem Schwarzschildradius r S G M c 2 displaystyle r mathrm S sim frac GM c 2 nbsp und der oben abgeschatzten Temperatur k B T ℏ c r S displaystyle k mathrm B T approx frac hbar c r mathrm S nbsp In MKS Einheiten ergibt sich P W 2 10 37 M k g 2 displaystyle P mathrm W approx 2 cdot 10 37 M mathrm kg 2 nbsp Die Lebensdauer t displaystyle tau nbsp ergibt sich der Grossenordnung nach aus P t M c 2 displaystyle P tau approx Mc 2 nbsp zu t G 2 M 3 ℏ c 4 displaystyle tau approx frac G 2 M 3 hbar c 4 nbsp Oder bei Angabe mit MKS Einheiten t s 10 20 M k g 3 displaystyle tau mathrm s approx 10 20 M mathrm kg 3 nbsp oder t 10 63 M M 3 displaystyle tau approx 10 63 cdot left frac M M odot right 3 nbsp JahreDie korrekte Berechnung nach Hawking fuhrt zu 9 t 5120 p G 2 M 3 ℏ c 4 480 c 2 V ℏ G 2 1 10 67 M M 3 displaystyle tau frac 5120 pi G 2 M 3 hbar c 4 frac 480c 2 V hbar G approx text 2 1 cdot 10 67 cdot left frac M M odot right 3 nbsp Jahremit dem Volumen des Schwarzen Lochs V 4 p 3 r S 3 displaystyle V frac 4 pi 3 r text S 3 nbsp Erlauterungen zu Hawkings Originalarbeit BearbeitenVorbemerkungen Bearbeiten Seit Hawkings Veroffentlichung 1975 1 wurde eine Reihe unterschiedlicher Methoden zur Herleitung der thermischen Strahlung Schwarzer Locher entwickelt die auf verschiedenen Wegen seine ursprunglichen Ergebnisse bestatigen und erganzen 10 11 Hawking verwendete aus Grunden der Einfachheit in seiner Originalarbeit ein masseloses Skalarfeld Die Ergebnisse konnen jedoch auf andere Teilchen wie beispielsweise Photonen und allgemeiner auch auf masselose Fermionen erweitert werden Die Hawking Strahlung enthalt prinzipiell auch massebehaftete Teilchen allerdings ist deren Beitrag im Vergleich zu masselosen Teilchen um viele Grossenordnungen reduziert Entgegen den oben dargestellten bildhaften Veranschaulichungen verwendete Hawking in den ersten zwei Arbeiten aus den Jahren 1974 und 1975 keine quantenmechanische Storungstheorie wie der Begriff der virtuellen Teilchen suggerieren konnte Ware dies der Fall so musste das Endergebnis von der Kopplungskonstanten der betrachteten Wechselwirkung wie der Feinstrukturkonstante bei der elektromagnetischen Wechselwirkung abhangen Das Ergebnis ist jedoch bereits fur freie nicht wechselwirkende Felder gultig Die Originalarbeit beruht jedoch auf einer Rechnung deren wesentliche Terme hauptsachlich in der Nahe des Ereignishorizontes einen Beitrag zur Hawking Strahlung liefern 12 Die Wellenfunktion des bereits erwahnten masselosen Skalarfeldes kann zudem in zwei Anteile zerlegt werden wobei der erste Teil in den Aussenraum und der zweite Anteil in den Innenraum des Schwarzen Loches gestreut wird Der zweite Teil ist also in der fernen Zukunft kausal vom Aussenraum des Schwarzen Loches getrennt 11 Erlauterungen Bearbeiten Hawking arbeitet in einer semiklassischen Naherung d h er betrachtet eine freie Quantenfeldtheorie auf einer klassischen schwach gekrummten Raumzeit Relevant ist im Wesentlichen die globale Struktur der Raumzeit sowie insbesondere die Existenz eines Ereignishorizontes Hawking setzt einen spharisch symmetrischen Kollaps einer Masse M displaystyle M nbsp voraus d h er geht nicht von einer rein statischen Schwarzschild Metrik aus Letztere gilt jedoch aufgrund des Birkhoff Theorem im Aussenraum des Kollaps exakt Die Details der Innenraumlosung sind fur die Argumentation irrelevant Hawking beginnt mit der kanonischen Quantisierung freier Felder auf Basis einer verallgemeinerten Fourierentwicklung Diese Fouriermoden sind dabei speziell Losungen der Klein Gordon Gleichung fur masselose Skalarfelder auf der Raumzeit Geometrie Die dabei notwendige Zerlegung der Fouriermoden nach positiven und negativen Frequenzen sowie die daraus folgende Klassifizierung von Teilchen und Antiteilchen ist aufgrund der Raumzeitgeometrie nicht eindeutig Im Zuge der Quantisierung kann ein Beobachter mathematisch jeweils fur ihn gultige Erzeugungs und Vernichtungsoperatoren sowie einen fur ihn gultigen Vakuumzustand Fock Zustand definieren in dem entsprechend seiner Klassifizierung keine Teilchen und Antiteilchen existieren Wahrend diese Beobachterabhangigkeit in der Minkowski Raumzeit fur die Erzeugungs und Vernichtungsoperatoren sowie fur den Vakuumzustand letztlich irrelevant ist fuhrt sie bei Anwesenheit eines Ereignishorizontes zu inaquivalenten Vakuumzustanden Mathematisch existiert eine Transformation die sogenannte Bogoljubov Transformation die die Erzeugungs und Vernichtungsoperatoren beider Beobachter ineinander uberfuhrt Hawking fixiert zunachst einen Vakuumzustand sowie die Erzeugungs und Vernichtungsoperatoren fur die ferne Vergangenheit In diesem Zustand verschwindet der Erwartungswert des Teilchenzahloperators definiert fur die ferne Vergangenheit Anschliessend bestimmt er die Bogoljubov Transformation fur die Erzeugungs und Vernichtungsoperatoren fur die ferne Zukunft Dazu wird im Wesentlichen die Streuung der Fouriermoden am kollabierenden Schwarzen Loch berechnet Der fur die Hawking Strahlung relevante Anteil stammt dabei aus der Streuung der Moden innerhalb des kollabierenden Korpers Damit kann nun der Erwartungswert des Teilchenzahloperators definiert fur die ferne Zukunft im ursprunglichen Vakuumzustand definiert fur die ferne Vergangenheit berechnet werden Es zeigt sich dass dieser Erwartungswert nicht verschwindet Der Beobachter in der fernen Zukunft sieht demnach nicht den fur ihn gultigen Vakuumzustand sondern einen Zustand in dem tatsachlich Teilchen und Antiteilchen bzgl seiner Definition enthalten sind Die thermische Natur des Spektrums folgt aus der genauen Form der Bogoljubov Transformation Der physikalische Kern von Hawkings Argumentation lautet demnach wie folgt Der Kollaps sowie die Anwesenheit eines Horizontes fuhrt zu inaquivalenten Vakuumzustanden Wahrend in einer flachen Raumzeit die Zeitentwicklung das Vakuum invariant lasst ist dieses in einer Raumzeit mit Schwarzem Loch einem Streuprozess unterworfen der das initiale Vakuum in einen thermischen Zustand uberfuhrt Details Bearbeiten Hawking betrachtet die freie Klein Gordon Gleichung g a b a b ϕ 0 displaystyle g ab nabla a nabla b phi 0 nbsp eines masselosen Skalarfeldes Er fuhrt nun die beiden Hyperflachen I displaystyle mathcal I nbsp und I displaystyle mathcal I nbsp ein welche den Aussenraum des Schwarzen Loches in der fernen asymptotischen Vergangenheit und der fernen Zukunft darstellen Auf diesen Hyperflachen gibt es vollstandige Funktionensysteme f i displaystyle f i nbsp und p i displaystyle p i nbsp mittels derer der Feldoperator ϕ displaystyle phi nbsp als Fouriersumme von Erzeugern und Vernichtern dargestellt werden kann ϕ i f i a i f i a i displaystyle phi sum i f i a i bar f i a i dagger nbsp ϕ i p i b i p i b i displaystyle phi sum i p i b i bar p i b i dagger ldots nbsp steht dabei fur ein weiteres Funktionensystem auf der lichtartigen Hyperflache des Ereignishorizontes Das ist zwar prinzipiell notwendig um ein eindeutig losbares Anfangswertproblem zu erhalten aber fur die weitere Rechnung nicht weiter wichtig Hawking definiert dann den Vakuumzustand a i 0 0 displaystyle a i 0 rangle 0 nbsp bezuglich der von I displaystyle mathcal I nbsp einlaufenden Teilchen Der allgemeine Zusammenhang zwischen den beiden Familien von Erzeugern und Vernichtern besteht nun in der Bogoljubov Transformation p i j a i j f j b i j f j displaystyle p i sum j left alpha ij f j beta ij bar f j right nbsp b i j a i j a j b i j a j displaystyle b i sum j left bar alpha ij a j bar beta ij a j dagger right nbsp Hawking zeigt im Folgenden dass die Streuung der aus I displaystyle mathcal I nbsp einlaufenden Moden am Schwarzen Loch dazu fuhrt dass ein Beobachter auf I displaystyle mathcal I nbsp dem Zustand 0 displaystyle 0 rangle nbsp einen nicht verschwindenden Teilcheninhalt 0 b i b i 0 i j b i j 2 gt 0 displaystyle langle 0 b i dagger b i 0 rangle sum ij beta ij 2 gt 0 nbsp zuschreibt Die Erzeugungsrate der Teilchen folgt dabei direkt aus den Koeffizienten b i j displaystyle beta ij nbsp der Bogoljubov Transformation Diese mischen den Vernichtern auf I displaystyle mathcal I nbsp einen Anteil von Erzeugern auf I displaystyle mathcal I nbsp bei Die Streuung der Moden erfolgt dabei sowohl an der ausseren Schwarzschildgeometrie als auch an der Geometrie des Innenraums des kollabierenden Sterns Letztere ergibt einen nicht trivialen Beitrag zu den p i displaystyle p i nbsp Moden die dann die spezielle Form der Bogoljubov Koeffizienten bewirken Der Beitrag einer Mode mit Radialfrequenz w displaystyle omega nbsp ist dabei p i 1 e 2 p w k 1 displaystyle p i sim frac 1 e 2 pi omega kappa 1 nbsp mit k 1 4 M displaystyle kappa 1 4M nbsp D h es liegt thermische Strahlung mit Temperatur T H 1 8 p M displaystyle T H 1 8 pi M nbsp in naturlichen Einheiten entsprechend der Bose Einstein Statistik vor Hawking erlautert grob dass fur Fermionen ein Verlauf p i 1 e 2 p w k 1 displaystyle p i sim frac 1 e 2 pi omega kappa 1 nbsp entsprechend der Fermi Dirac Statistik zu erwarten ist Der Beitrag massebehafteter Teilchen ist exponentiell unterdruckt da in diesem Fall in der Frequenz bzw der die Masse entsprechend w 2 E 2 m 2 p 2 displaystyle omega 2 sim E 2 m 2 p 2 nbsp zu berucksichtigen ist Schlussfolgerungen und Ausblick BearbeitenDie Vorhersage der Hawking Strahlung beruht auf der Kombination von Effekten der Quantenmechanik und der allgemeinen Relativitatstheorie sowie der Thermodynamik Da eine Vereinheitlichung dieser Theorien Quantentheorie der Gravitation bisher nicht gelungen ist sind solche Vorhersagen immer mit einer gewissen Unsicherheit behaftet Mit der thermischen Strahlung verliert das Schwarze Loch Energie und damit Masse Es schrumpft also mit der Zeit Schwarze Locher stellaren Ursprungs haben jedoch aufgrund ihrer grossen Masse eine geringere Temperatur als die kosmische Hintergrundstrahlung weshalb diese Schwarzen Locher thermische Energie aus ihrer Umgebung aufnehmen In diesem Fall ist also kein Schrumpfen des Schwarzen Loches moglich denn durch die Aufnahme an Strahlungsenergie nimmt die Masse dabei gemass der einsteinschen Masse Energie Aquivalenzformel zu Erst wenn die Umgebungstemperatur unter die Temperatur des Schwarzen Loches gefallen ist verliert das Loch durch Strahlungsemission an Masse Was am Ende seiner Lebenszeit mit einem Schwarzen Loch geschieht ist teilweise unklar Laut Hawking findet dort ein explosionsartiger Verdampfungsvorgang des Schwarzen Loches statt Die in der ursprunglichen Herleitung verwendete Naherung einer schwachen Krummung der Raumzeit ist dabei aber nicht mehr gultig Insbesondere tritt dabei das so genannte Informationsparadoxon auf Es besteht in der Frage was beim Verdampfen des Schwarzen Loches mit den ursprunglichen Informationen uber diejenigen Quantenobjekte geschieht die bei der Entstehung in das Schwarze Loch hineingesturzt sind Gemass bestimmter Forderungen aus der Quantenmechanik Unitaritat ist zu erwarten dass diese Informationen mit der Zeit erhalten bleiben Diese Frage kann jedoch im Rahmen von Hawkings Naherung nicht untersucht werden da die kollabierende Materie rein klassisch und lediglich die resultierende Hawking Strahlung selbst quantenmechanisch behandelt wird Eine Verscharfung des Informationsparadoxons Schwarzer Locher stammt von Joseph Polchinski und Kollegen Feuerwand Paradoxon englisch Firewall 13 14 Ein Inneres schwarzer Locher gabe es nach dieser Hypothese nicht es ware durch die Feuerwand begrenzt Auch das Aquivalenzprinzip ware durch die Feuerwand Hypothese verletzt da ein in das Schwarze Loch fallender Beobachter sehr wohl einen Unterschied bei der Durchquerung des Ereignishorizonts bemerken wurde er wurde an der Feuerwand verbrennen Ursache fur deren Existenz ware letztlich ein Satz der Quantenmechanik wonach es Verschrankung immer nur zwischen zwei Teilchen geben kann Bei Schwarzen Lochern ware aber zum einen ein Paar von Teilchen korreliert von denen ein Partner im Schwarzen Loch verschwindet zum anderen aber auch eine Verschrankung mit anderen Teilchen in der Hawking Strahlung gegeben Nach Polchinski und Kollegen findet ein schrittweiser Transfer von Quantenverschrankung aus der Umgebung des Ereignishorizonts in die Hawking Strahlung nach aussen statt was schliesslich zu einer Singularitat in Form einer Feuerwand im Innern des Schwarzen Lochs fuhrt an der die Temperatur divergiert Eine Alternative wurde von Juan Maldacena und Leonard Susskind in ihrer EPR ER Hypothese EPR steht fur Einstein Podolsky Rosen und quantenverschrankte Teilchenpaare ER fur Einstein Rosen Brucken speziellen Wurmlochern der Aquivalenz von Quantenverschrankung und Wurmlochern zwischen den Teilchenpaaren aufgestellt ausgebaut nach Entdeckung durchquerbarer Wurmlocher durch Ping Gao Daniel Louis Jafferis und Aron C Wall 15 16 Das Informationsparadoxon wird gelost 17 indem die einzelnen quantenverschrankten Teilchen der Hawking Strahlung uber Wurmlocher mit ihren Partnern verbunden sind Oktopus Bild Die Wurmlocher wiederum verbinden kausal zwei Schwarze Locher im Innern deren Hawking Strahlung uber das Wurmloch quantenverschrankt ist Das Feuerwand Paradoxon wird vermieden da ausserhalb der Schwarzen Locher der Kontakt der Teilchen nach wie vor uber die Raumzeit erfolgen muss Literatur BearbeitenRobert Brout Serge Massar Renaud Parentani Philippe Spindel A Primer for Black Hole Quantum Physics In Physics Reports Band 260 Nr 6 1995 S 329 446 doi 10 1016 0370 1573 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