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Hawkingstrahlung 06 09. 2020 19:09 #75858

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Hallo,
das Grundprinzip des von Hawking vorgeschlagenen Modells der Entstehung der Hawkingstrahlung Schwarzer Löcher habe ich soweit kapiert. Ich habe aber nirgendwo eine Begründung dafür gefunden, warum von den virtuellen Teilchenpaaren mehr solche mit negativer Energie „in das Schwarze Loch fallen“ bzw. den Ereignishorizont erreichen und damit den Partner mit positiver Energie alleine zurücklassen bzw. als reales Teilchen mit positiver Energie freisetzen, als virtuelle Teilchen mit positiver Energie „in des Schwarze Loch fallen“ und dadurch ein reales Teichen mit negativer Energie freisetzen. (Ganz abgesehen davon, dass solche realen Teilchen mit negativer Energie bisher nicht beobachtet worden sind). Eine solche Asymmetrie ist aber doch Voraussetzung dafür, dass das Schwarze Loch, bzw. sein Ereignishorizont Energie/Masse verlieren bzw. entsprechend seiner Temperatur strahlen kann. Ist jemandem ein Grund dafür bekannt, dass ausschließlich oder zumindest mehr virtuelle Teilchen mit negativer Energie „ins Schwarze Loch fallen“? Oder denkt man, dass es dafür gar keinen besonderen Grund braucht, da der Ereignishorizont eine Temperatur größer als 0 K hat und deshalb abstrahlen m u s s, sodass eine Art „thermodynamischer Druck“ entsteht, der diese Asymmetrie erzwingt. Gibt es dazu etwas von Hawking selbst oder einem anderen theoretischen Physiker, der sich mit der Hawkingstrahlung befasst hat? Hat jemand dazu ein Zitat oder Link?
Vielen Dank schon mal im Voraus.

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Betreff des ThemasDatum des letzten Beitrages
Hawkingstrahlung - Quelle neuer Materie?Donnerstag, 15 September 2016

Hawkingstrahlung 06 09. 2020 19:35 #75863

Wieso soll bei virtuellen Teilchenpaaren ein Teilchen negative Energie und das andere Teilchen positive Energie haben?

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Hawkingstrahlung 06 09. 2020 20:08 #75868

Da die Strahlung entweicht, soll eine Strahlung mit negativer Energie die Energie aus dem SL herausholen, populär formuliert.

Zunächst sind beide virtuellen Teilchen ohne Energie. Erst wenn sie endgültig getrennt werden, nehmen sie Energie an. Dabei kann das entweichende Teilchen nur positive Energie haben. Insgesamt muss die Energiebilanz ausgeglichen sein, Daher hat das ins SL stürzende Teilchen sozusagen negative Energie. Dies ist auch nur eine anschauliche Umschreibung. Genauer weiß ich es aber auch nicht.

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Hawkingstrahlung 06 09. 2020 23:13 #75895

@ohmed

Ich glaube kaum, dass das hier wirklich jemand komplett versteht... Die Erklärung mit den virtuellen Teilchenpaaren ist nach meinem Verständnis allerdings so nicht ganz richtig. Wir haben das Thema schon ein/zwei Mal diskutiert. Siehe z.B. hier:

urknall-weltall-leben.de/forum/forum-neu...ie-zurueck-qnec.html

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Hawkingstrahlung 07 09. 2020 07:54 #75905

Nach meinem Verständnis haben auch virtuelle Teilchen eine Ruhemasse und damit Energie, die sie sich im Rahmen der Energie-Zeit-Unschärfe "leihen".

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Hawkingstrahlung 07 09. 2020 10:57 #75908

ClausS schrieb: Nach meinem Verständnis haben auch virtuelle Teilchen eine Ruhemasse und damit Energie, die sie sich im Rahmen der Energie-Zeit-Unschärfe "leihen".

Wie Du an der Hawkingstrahlung siehst, ist das das falsche Bild. Sonst müßte Energie ins SL getragen werden und es bleibt ein Minus im Vakuum.
Jedes virtuelle Photon würde dann Energie wegtragen. Ein Coulombfeld wäre eine Energiequelle, genau die "Methode" der Vakuumenergieschöpfer.

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Hawkingstrahlung 10 09. 2020 19:32 #76164

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Die Originalveröffentlichung Hawkings von 1975 zur Strahlung Schwarzer Löcher,
Hawking, S. W. Particle creation by black holes Communications in Mathematical Physics volume 43, pages199–220 (1975)
ist z. B. hier zu finden:
link.springer.com/content/pdf/10.1007/BF02345020.pdf
Leider fehlen mir selbst die Voraussetzungen dafür, diese Arbeit (und die Original-Folgearbeiten der damit befassten Theoretischen Physiker) soweit zu verstehen, dass ich darin finden könnte, was Hawking selbst genau zu dem hier besprochenen Thema meinte. In seinen populärwissenschaftlichen Schriften, wie z. B. "The Universe in a Nutshell" von 2001 wiederum ist die Darstellung dieses Themas so weit vereinfacht und geglättet, das ich dort leider auch nichts zu den genauien Einzelheiten seines Modells finde.

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Hawkingstrahlung 11 09. 2020 00:01 #76174

Gleich auf der ersten Seite:
\( \frac{{h\kappa }}{{2\pi k}} \approx 10^{ - 6} \left( {\frac{{M_ \odot }}{M}} \right){}^ \circ K \)
Aber seit 1967 schreibt man nicht mehr °K sondern nur noch K.
en.wiki:
In 1967/1968, Resolution 3 of the 13th CGPM renamed the unit increment of thermodynamic temperature "kelvin", symbol K, replacing "degree Kelvin", symbol °K.

Er schreibt auf Seite 202 (bzw Seite 4 des Artikels)
This violation must, presumably, be caused by a flux of negative energy across the event horizon which balances the positive energy flux emitted to infinity. One might picture this negative energy flux in the following way. Just outside the event horizon there will be virtual pairs of particles, one with negative energy and one with positive energy. The negative particle is in a region which is classically forbidden but it can tunnel through the event horizon to the region inside the black hole where the Killing vector which represents time translations is spacelike. In this region the particle can exist as a real particle with a timelike momentum vector even though its energy relative to infinity as measured by the time translation Killing vector is negative. The other particle of the pair, having a positive energy, can escape to infinity where it constitutes a part of the thermal emission described above.

Wieso es klassisch verboten sein sollte, ins SL hineinzufallen, erschließt sich mir nicht. Es wird auch kein Grund angegeben, warum ausgerechnet das Teilchen mit negativer Energie ins SL "tunnelt". Außerdem haben virtuelle Teilchen weder positive noch negative Energie. Sie verhalten sich nur ähnlich wie die normalen Teilchen.

Weiter schreibt er:
Instead of thinking of negative energy particles tunnelling through the horizon in the positive sense of time one could regard them as positive energy particles crossing the horizon on past- directed world-lines and then being scattered on to future-directed world-lines by the gravitational field. It should be emphasized that these pictures of the mecha- nism responsible for the thermal emission and area decrease are heuristic only and should not be taken too literally.

Ja, in dieser Richtung kann ich mir ein "Tunneln" schon eher vorstellen.

Hawking gibt die Temperatur für ein SL mit Sonnenmasse mit ca 1e-6 K an (so auch wiki). Das Ergebnis ist aber ca
THsol = ℏ·κsol/(2π·c·kB) = c³ℏ/(8π·Mo·G·kB) = 6e-8 K

Ich sehe gerade, in en.wiki ist es korrekt angegeben.

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