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Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

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Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von monarch87 » 28. Okt 2011, 13:47

Hi Leutz, Ich hab mal folgende Frage:

Wenn man etwas über Lichtgeschw. beschleunigen will, dann wird das Objekt ja aber C nur noch schwerer anstatt schneller.
So folgenden Gedanken/Frage hab ich dazu bekommen:

Wenn man nun in ein Objekt soviel Energie reinpumpt ,dass es die Masse eines Schwarzen Loches hätte- was passiert dann?könnte man jegliche Materie in ein SL verwandeln? oder passiert gar nichts? oder .....
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von positronium » 28. Okt 2011, 14:42

monarch87 hat geschrieben:Wenn man etwas über Lichtgeschw. beschleunigen will, dann wird das Objekt ja aber C nur noch schwerer anstatt schneller.
Ruhemassebehaftete Teilchen werden immer schneller je mehr kin. Energie sie erhalten, nur dass die Beschleunigung pro Energie immer geringer wird. "Schwerer" stimmt in dem Sinn nicht; sie tragen einen grösseren Impuls.
monarch87 hat geschrieben:Wenn man nun in ein Objekt soviel Energie reinpumpt...
Hier möchte ich eine Frage anfügen: Nach der ART wirkt doch Impuls auch gravitativ (Energie-Impuls-Tensor), oder? Ist das experimentell bestätigt?
monarch87 hat geschrieben:..dass es die Masse eines Schwarzen Loches hätte- was passiert dann?könnte man jegliche Materie in ein SL verwandeln? oder passiert gar nichts? oder .....
Ich glaube, das kann nur in einer Theorie der Quantengravitation beschrieben werden.

Im Prinzip läuft Deine Frage auch in die Richtung, was manche bei hochenergetischen Teilchenkollisionen befürchten - eine so hohe Dichte geringer Masse, dass ein SL entsteht.

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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von tomS » 28. Okt 2011, 15:02

durch beschleunigen wird nichts zum SL, da zählt immer nur die Masse (sowie Dichte) im jeweiligen Ruhesystem
Gruß
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von gravi » 29. Okt 2011, 20:01

Durch die Beschleunigung wird ja nicht die Masse im eigentlichen Sinn erhöht. Diese ergibt sich aus der Anzahl der am Aufbau des Gegenstandes beteiligten Atome/Moleküle. Durch jedwede Beschleunigung wird diese aber nicht verändert - es ist und bleibt die Ruhemasse.

Lediglich die kinetische Energie wird bis ins Unermessliche gesteigert, würde man irgendetwas bis auf c beschleunigen.
Der Trugschluss (auf den ich selber auch schon mal reingefallen bin) entsteht, weil man nach E = mc[up]2[/up] die kinetische Energie auch als Masse ausdrücken kann. Doch wie gesagt, die Masse wächst nicht an.

Sehr "schön" konnte man ja damals sehen, wie es ist, wenn gespeicherte kinetische Energie auf einen Schlag freigesetzt wird. Nämlich beim Einschlag der Flugzeuge in die Twin Towers in New York...

Gruß
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von monarch87 » 3. Nov 2011, 15:06

Aber werden nicht so auch die Teilchen hergestellt in den Collidern?
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von positronium » 3. Nov 2011, 15:15

monarch87 hat geschrieben:Aber werden nicht so auch die Teilchen hergestellt in den Collidern?
Dadurch wird Energie zugeführt, aber durch die Kollision wird diese umgewandelt. Genauer weiss ich das aber auch nicht.

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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von gravi » 3. Nov 2011, 18:42

Nein, so geht das leider nicht.
Wenn man Teilchen beschleunigt, so erhöht man deren kinetische Energie - das hatten wir ja schon festgestellt.
Nehmen wir als Teilchen mal ein komplettes Atom an, also bestehend aus Atomkern und den umgebenden Elektronen.

Das kann ich nun beschleunigen bis auf höchste Geschwindigkeiten, es wird aber leider immer nur genau dieses Atom bleiben. Es wird sich nicht aufspalten oder neue Kernteilchen oder Elektronen "aus dem Hut zaubern".
Durch die Beschleunigung erhöhe ich lediglich den Impuls des Atoms bis auf erschreckende Werte. Auf diese Weise werden auch kleinste Partikel zukünftigen, mit fast Lichtgeschwindigkeit fliegenden Raumschiffen richtig gefährlich.

Aber man kann durchaus Teilchen aus Energie erzeugen. Dazu braucht man nur eine einzige Zutat: Man nehme einen Stern von 150 bis 260 Sonnenmassen und überlasse ihn einige Millionen Jahre sich selbst. Hat sich im Innern dann eine große Menge Helium gebildet (durch die Fusion von Wasserstoff), lässt für einen Moment die Strahlung aus dem Zentrum nach. Wie bei jedem Stern erfolgt jetzt eine Kontraktion, die normalerweise zur Zündung des Helium führt.

Diese Boliden kontrahieren aber aufgrund ihrer Masse sehr schnell. Dadurch steigt die Temperatur im Zentrum extrem hoch an, wodurch die Gammaphotonen so hochenergetisch werden, dass sie sich spontan in Elektron- Positronpaare umwandeln. Hier haben wir also aus Energie (den Photonen) echte Teilchen erzeugt!
Das besiegelt dann auch das Ende des Sterns. Der Strahlungsdruck, der bis jetzt stabilisierend wirkte, fällt plötzlich weg. Der ganze Stern kracht völlig in sich zusammen, wodurch Druck und Temperatur explosionsartig ansteigen. Fusionen setzen in superschneller Folge ein und der ganze Stern zergeht in einer wahnsinnigen Detonation. Das nennt man dann eine Paarinstabilitäts- Supernova.

Sorry für die kleine Abschweifung vom Thema, ich wollte aber nur mal ein Beispiel geben, wie man aus Energie Teilchen macht. Alternativ kann man sich auch einen kleinen Urknall basteln (Entschuldigung, ich hab da mal leider nichts vorbereitet :wink: ), der erzeugt aus Photonen sogar ganze Sterne und Galaxien...

Netten Gruß
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von Skeltek » 3. Nov 2011, 23:52

Zwei Teilchen mit einer höheren Relativgeschwindigkeit haben eher eine Chance ein schwereres Teilchen zu bilden.
Um ein SL zu erzeugen, musst du zwei Teilchen mit hoher radialer Geschwindigkeitskomponente aufeinander schießen.
Ein Teilchen kann erst zum schwarzen Loch werden, wenn es frontal mit einem anderen Teilchen/Objekt z.B. dir kollidiert.

Aus Sicht des Teilchens, das mit dem anderen kollidiert, ist das andere Teilchen bzw genauer gesagt der Kollisionsort bereits ein SL.
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von monarch87 » 23. Feb 2012, 15:27

Skeltek hat geschrieben:Zwei Teilchen mit einer höheren Relativgeschwindigkeit haben eher eine Chance ein schwereres Teilchen zu bilden.
Um ein SL zu erzeugen, musst du zwei Teilchen mit hoher radialer Geschwindigkeitskomponente aufeinander schießen.
Ein Teilchen kann erst zum schwarzen Loch werden, wenn es frontal mit einem anderen Teilchen/Objekt z.B. dir kollidiert.

Aus Sicht des Teilchens, das mit dem anderen kollidiert, ist das andere Teilchen bzw genauer gesagt der Kollisionsort bereits ein SL.
Wie denn jetzt? Kann man durch Beschleunigung der Teilchen schließlich durch die Kollision die Energie in Masse umwandeln?

Und noch ne Frage zur Temperatur. Temperatur ist doch eigentlich die eigengeschwindigkeit von Atomen oder?
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von Skeltek » 23. Feb 2012, 16:18

Einzelne Teilchen besitzen keine Geschwindigkeit bzw keine Bewegungsenergie. Nur hohe Relativgeschwindigkeiten(2 Teilchen die unterschiedliche Geschwindigkeiten haben) ermöglichen eine potentielle Energie, die durch Kollision durchaus in Masse umgewandelt werden kann(falls ein stabiles Teilchen entsteht oder eben kurzfristig).

Temperatur ist nur eine Meßgröße, die den Impulsaustausch/wirkende Kraft an der Oberfläche von Volumina repräsentiert. Die gemessene Temperatur nimmt bei höherer Durchschnitssgeschwindigkeit der Teilchen(mehr Impuls pro Teilchen) natürlich zu.
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von monarch87 » 23. Feb 2012, 17:40

Also geht es doch, wenn ein Teilchen extrem schnell ist und kollidiert könnte ein SL entstehen oder?

Zum Bezug "Teilchen die ins SL fallen": Diese würden doch irgendwann mit einer Spitzengeschwindigkeit auf den Kern knallen oder wenigstens mit anderen Teilchen die auch ins SL gefallen sind kollidieren, also mal unabhängig von der Standardaussage "wer weiss was in einem SL vorsich geht, Michael jackson und Tupac spielen Tischtennis etc..."
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Re: Werden schnelle Teilchen zum Schwarzen Loch?

Beitrag von Skeltek » 23. Feb 2012, 17:54

Ob dann wirklich ein SL entsteht weiß keiner bis es mal probiert wird.
In jedem Fall ist der Vorgang meiner Meinung nach etwas komplizierter als die Standardphysik annimmt. Um ein SL zu bilden sind mindestens drei oder vier Teilchen notwendig, ich will hier aber nicht sagen wieso ich das glaube ^^
Was ich denke ist jedoch, daß bei der Bildung des Ereignisshorizontes Impuls eine wichtige Rolle spielt.

Zu deiner zweiten Frage: Spätestens an der Singularität endet die Bahn eines jeden Teilchens. Dort wird es spätestens zumindest Koordinaten-technisch von nachkommenden Teilchen eingeholt. Sämmtliche Lageenergie des Teilchens wird auf dem Weg zur Singularität in Bewegung, Spin oder eine andere Eigenschaft umgewandelt. Es ist denke ich anzunehmen, daß diese Eigenschaft nicht maximal bleibt, sondern exakt bei Erreichen der Singularität maximal wird. Da transversalgeschwindigkeit nie exakt null werden kann, ist es möglich, daß diese ganze umgewandelte Energie eine Kraft generiert, die ein endgültiges punktgenaues Erreichen des Punktes verhindert. Es sei denn du hast ein SL mit Spin bzw eine Ringsingularität.
Das ist aber alles Spekulation.
Ob das Teilchen sich der Bahn der Ringsingularität langsam annähert oder ein paar mal durch sie hindurchschwingt weiss keiner.
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