Abenteuer-Universum

Licht aus dem leeren Raum

Forschern der Universität Göteborg ist es gelungen, Photonen aus dem „Nichts“ zu erzeugen. Sie glauben damit einen experimentellen Hinweis auf den dynamischen Casimir-Effekt entdeckt zu haben. Andere Experten haben Zweifel.

http://www.pro-physik.de/details/news/1 ... _Raum.html

Klingt interessant. Wenn die Forscher recht haben, entstehen reelle Photonen durch die Übertragung kinetischer Energie eines "Spiegels" auf virtuelle Photonen, also durch eine Wechselwirkung relativistischer reeller Atome mit virtuellen Teilchen. Gibt es dazu eigentlich theoretische Vorstellungen im Rahmen der QFT oder Feynmann Diagramme?

Jets schleudern Materie, soweit ich weiß auch ungeladene Materie, mit relativistischen Geschwindigkeiten aus. Dann sollten ev. auch bei solchen Prozessen Photonen aus dem Vakuum entstehen, oder?

Reelle Photonen bewegen sich relativ zu einem Spiegel relativistischer Geschwindigkeit mit c. Gehe ich recht, daß die SRT nicht auf virtuelle Photonen anwenbar ist?

Gruß, Timm

Soweit ich es weiß, sollen im Entstehungsgebiet der Jets (Umgebung Schwarzer Löcher) tatsächlich virtuelle Teilchen einen solchen "Tritt" bekommen, dass sie zu reellen werden und mit dem Jet entfliehen.

Dabei ist mir allerdings nicht klar, wie bei einem solchen Prozess die Vakuumenergie wieder ausgeglichen wird. Sie kann sich schließlich nicht immer mehr negativ aufladen...?

Gruß
gravi

Ja, da gibt's nun ein paar Fragen. Vielleicht kann ja Tom noch was dazu sagen.

Falls Du zu den von Jets erzeugten virtuellen Teilchen einen Link hast, würde mich das sehr interessieren.
Ich glaube nicht, daß dem Vakuum Energie entnommen wird. Die Hawkingstrahlung entspricht per saldo ja auch einem Massenverlust. Der Spiegel verliert wahrscheinlich Ekin. Aber ohne Gewähr, ich rate nur.

Gruß, Timm

Sorry, das ist so wie das geschrieben ist absoluter Quatsch.
Wenn sich ein Spiegel so schnell bewegt, dann kann er ganz normal Photonen reflektieren, die in seinem Bezugssystem ohnehin schon vorhanden waren.
So gesehen müsste er auch virtuelle Photonen in richtige umwandeln können, auch wenn er nicht bewegt wird; diese werden halt dann nicht blauverschoben aus Sicht des ruhenden Beobachters, das wär der einzige Unterschied.

Man kann sich jetzt jedoch auch streiten, ob die gesammte Strahlung bzw Photonen des Urknalls nicht möglicherweise so verschränkt ist, daß man sie einzeln im ruhenden System nicht effektiv wahrnehmen bzw messen kann, wenn man sich nicht solcher Tricks bedient...

Timm hat geschrieben:Ja, da gibt's nun ein paar Fragen. Vielleicht kann ja Tom noch was dazu sagen.

Falls Du zu den von Jets erzeugten virtuellen Teilchen einen Link hast, würde mich das sehr interessieren.

Habe ich leider nicht parat, habe es mal in irgendeinem Buch oder paper gelesen. Falls ich nochmal drauf stoße poste ich es hier.

Was ich vom o.g. Experiment halten soll, weiß ich allerdings nicht.

Hmm, interessanter Gedanke. Wenn ja alle Materie/Strahlung aus diesem Mikrozustand des Urknalls entstanden ist, müssten dann nicht auch alle Teilchen miteinander verschränkt sein? Schließlich stammt ja alles aus gleicher "Quelle"... ??

Gruß
gravi

gravi hat geschrieben:Soweit ich es weiß, sollen im Entstehungsgebiet der Jets (Umgebung Schwarzer Löcher) tatsächlich virtuelle Teilchen einen solchen "Tritt" bekommen, dass sie zu reellen werden und mit dem Jet entfliehen.

Dabei ist mir allerdings nicht klar, wie bei einem solchen Prozess die Vakuumenergie wieder ausgeglichen wird. Sie kann sich schließlich nicht immer mehr negativ aufladen...?

nicht gerade als jet. das ist die thermische hawkingstrahlung, die dem unruh-effect verwandt ist.

als phänomenlogische beschreibung findet man oft folgendes. im rahmen der heisenbergschen unschärfrelation entstehen im vakuum dauernd teilchen-antiteilchen paare, die sich kurz energie borgen udn wieder abgeben. nun kann das ganze aber auch in der nähe des ereignishorizonts eines schwarzen lochs passieren. ein virtuelles teilchen des paares kann dabei aufs nimmer wiedersehen ins schwarze loch verschwinden bevor es wieder mit dem anderen partner vereint ins vakuum zurückstürzt und die energie wieder ausgleicht. das zweite kann aber ausserhalb des ereignishorizots bleiben und dem schwarzen loch entfliehen. es wird zum reellen teilchen. die dazu notwendige energie wird dem schwarzen loch entzogen durch das einfallende virtuelle teilchen. und somit ist die energiebilanz ausgeglichen und netto 0.

das schwarze loch wird somitzunehmend leichter (falls es diät hält und keine reellen teilchen vernascht), es verdampft also im laufe der zeit, wobei der entzustand aufgrund fehlender quantengravitation und informationsparadoxon noch nicht so klar ist.

Ich hatte nicht die Hawkingstrahlung gemeint, die ja direkt am Horizont entsteht.

Die Jets bei SL's entstehen nicht direkt am Horizont, sondern außerhalb. Die in den magnetischen Feldern relativistisch beschleunigten Teilchen, Photonen und die extremen elektrischen Ströme sind wohl irgendwie in ihrem Zusammenwirken in der Lage, virtuelle Teilchen quasi mitzureissen und ihnen dabei soviel Energie zu verleihen, dass diese zu reellen werden. So meinte ich das, die Hawkingstrahlung ist ein anderes Kapitel.

Gruß
gravi

Sollten wirklich "virtuelle Teilchen nahe dem EH eines SL entstehen, dann im Inertialsystem des frei fallenden Beobachters(etwas falsch formuliert).
Wenn man es irgendiw ebeschreiben könnte, würde ich am ehesten sagen, daß aus Richtung SL kein "Vakuumdruck" zur Genese von Teilchenpaaren beitragen kann.
Wie will bei einem entstehenden Teilchenpaar eines entkommen, wenn die Impulsdifferenz der Teilchen nicht gegen unendlich geht? Der Gesammtimpuls des Teilchenpaares ist extremst gegen den EH gerichtet. Wollte ein dort entstehendes Teilchen entkommen, müsste die Impulsdifferenz extrem sein. Soviel Energie bietet das Vakuum nahe eines SLs aber nicht glaube ich.

Nimm doch mal ein virtuelles Photonenpaar nahe am EH. Eines bewege sich direkt auf das SL-Zenrum zu das andere direkt davon weg.
(Diesen genau entgegengesetzten Impuls haben gemeinsam entstehende virtuelle Phtonen immer; es kommt also nur auf die Ausrichtung rel. zum SL an, ob da was entkommt.)
Voila! Da hast du die maximal mögliche ("extreme") Impulsdifferenz - und die kann ausreichen.

Grüße
seeker

Du hast glaube nicht ganz verstanden was ich meine. "Entsteht" ein virtuelles Photonenpaar nahe dem EH, so ist das Photon, das sich vom EH weg bewegt, viel rotverschobener als das, welches sich auf den EH zu bewegt. Das bevorzugte Koordinatensystem, in dem die meisten Photonenpaare entstehen ist von der Raumkrümmung nicht unabhängig.

Wenn ein Astronaut in seiner Rakete mit fast c an dir vorbei fliegt und in seinem Bezugssystem ein virtuelles Photonenpaar entstehen würde, so würde eines der beiden Photonen den ruhenden Beobachter(dich) mit der dem Vakuum entliehenen Energie instantan zerfetzen. Da alle Bezugssysteme deiner MEinung nach gleichberechtigt sind passiert das täglich milliardenfach....

seeker hat geschrieben:Nimm doch mal ein virtuelles Photonenpaar nahe am EH. Eines bewege sich direkt auf das SL-Zenrum zu das andere direkt davon weg.
(Diesen genau entgegengesetzten Impuls haben gemeinsam entstehende virtuelle Phtonen immer; es kommt also nur auf die Ausrichtung rel. zum SL an, ob da was entkommt.)

Ich denke, virtuelle Teilchen sollte man eher als ein Konzept (das sich aus der QFT ableitet) verstehen. Der Begriff "Teilchen" ist in diesem Zusammenhang m.E. wirklich mißverständlich. Virtuelle "Teilchen" haben keine definierte Masse, keine definierte Geschwindigkeit und somit auch keinen definierten Impuls.
Der üblichen Erklärung zufolge werden virtuelle Teilchenpaare durch radiale Gezeitenkräfte auseinander gerissen. Passiert das auf dem EH, dann kann ein reelles Teilchen entkommen. Aus diesem Grund nimmte die Strahlung SLer mit abnehmender Masse (= zunehmender Gezeitenkraft) zu.

Skeltek hat geschrieben: "Entsteht" ein virtuelles Photonenpaar nahe dem EH, so ist das Photon, das sich vom EH weg bewegt, viel rotverschobener als das, welches sich auf den EH zu bewegt. Das bevorzugte Koordinatensystem, in dem die meisten Photonenpaare entstehen ist von der Raumkrümmung nicht unabhängig.

Virtuelle Teilchen entstehen nicht in einem bevorzugten Koordinatensystem und nur reelle Teilchen verschieben rot.

Gruß, Timm

gravi hat geschrieben:Ich hatte nicht die Hawkingstrahlung gemeint, die ja direkt am Horizont entsteht.

Die Jets bei SL's entstehen nicht direkt am Horizont, sondern außerhalb. Die in den magnetischen Feldern relativistisch beschleunigten Teilchen, Photonen und die extremen elektrischen Ströme sind wohl irgendwie in ihrem Zusammenwirken in der Lage, virtuelle Teilchen quasi mitzureissen und ihnen dabei soviel Energie zu verleihen, dass diese zu reellen werden. So meinte ich das, die Hawkingstrahlung ist ein anderes Kapitel.

Gruß
gravi

oh sorry, dann haben wir aneinander vorbeigeredet. die jets haben natürlich garnichts damit zu tun sondern entstehen soweit ich weiss aus der magnetohydronamik der akkretionsscheibe beim einfall ins sl. ob diese prozesse was mit virtuellen teilchen ausser im rahmen der üblichen qft zu tun haben weiss ich nicht. das sl selbst dient dort ja letzlich nur als "antriebsquelle" für den akkretionsscheiben-dynamo. das hat mit der hawkingstrahlung natürlich nichts zu tun

@deltaxp: Korrekt!

Macht auch nichts, wir treffen uns ja hier zum Quatschen...

Gruß
gravi

Timm hat geschrieben:

Skeltek hat geschrieben: "Entsteht" ein virtuelles Photonenpaar nahe dem EH, so ist das Photon, das sich vom EH weg bewegt, viel rotverschobener als das, welches sich auf den EH zu bewegt. Das bevorzugte Koordinatensystem, in dem die meisten Photonenpaare entstehen ist von der Raumkrümmung nicht unabhängig.

Virtuelle Teilchen entstehen nicht in einem bevorzugten Koordinatensystem und nur reelle Teilchen verschieben rot.

Gruß, Timm

Sie können denke ich trotzdem nicht unbegrenzt Energie besitzen. Sie sind von der Umgebung nicht völlig unabhängig. Beide Teilchen müssen dieselbe Energie besitzen. Wenn das nicht so wäre, würden ständig um uns herum "virtuelle Teilchen"(das lass ich jetzt mal so stehen) entstehen, von denen eines milliardenmal mehr Energie besitzt als sein Partner.
Ein Teilchenpaar im geostationären Ruhesystem eines SLs entstehen zu lassen scheint mir genauso unwahrscheinlich, wie daß sich ein Teilchenpaar auf der Erde in einem mit fast c verschobenen Inertialsystem entsteht.

Ich glaube, man sollte sich virtuelle Teilchenpaare auch nicht als ZWEI Teilchen vorstellen, sondern als EIN Ding, EINE Fluktuation mit ZWEI Komponenten; so wie EINE Sinuswelle aus einer negativen Halbwelle UND einer positiven Halbwelle besteht.
Außerdem bedeutet "virtuell", dass sie erstmal keine direkt spürbare Wirkung entfalten - es sind "Geisterteilchen".
Dennoch ist es m.W.n. so, dass die Eigenschaft Impuls in den zwei Komponenten entgegengesetzt gerichtet ist. Egal ob dieser Impuls nun exakt def. ist oder nicht - die zwei Komponenten sind immer entgegengesetzt.
Erst wenn aus so EINEM Ding durch irgendwelche Umstände ZWEI Dinge werden (z.B. durch einen Gravitationsgradienten, indem irgendwo her Energie in eine solche Fluktuation hineingepumpt wird ), kann etwas Reales, Wirksames dabei herauskommen.

Allerdings muss ich mich (wenn ich endlich wieder mehr Zeit habe) nochmal genauer mit dieser Hawkingstarhlung auseinandersetzen.
Bewiesen ist diese ja sowieso noch nicht...

Grüße
seeker

seeker hat geschrieben:Allerdings muss ich mich (wenn ich endlich wieder mehr Zeit habe) nochmal genauer mit dieser Hawkingstarhlung auseinandersetzen.
Bewiesen ist diese ja sowieso noch nicht...

Diese "Starhlung" kenne ich noch gar nicht - hat das was mit Popstars zu tun?

Ja, beweisen kann man die tatsächlich nicht. Erstens weil sie derart schwach ist (ich meine damit energiearm, kein Wunder bei ein paar Millionstel K über dem abs. Nullpunkt) und zweitens weil sie hoffnungslos von jeder Akkretionsscheibe überstrahlt wird.
Zudem ist sie eine reine Hypothese. Bleibt uns nur zu hoffen, dass sie auch in der Tat zutrifft, falls es dem LHC doch noch gelingt, ein Mini- SL zu erschaffen...

Netten Gruß
gravi