Der Kern

Produzieren virtuelle Teilchen Energie aus dem Nichts?

Die Vakuumenergie ist nach Definition null. Also ja, die virtuelle Teilchen verletzen den Energieerhaltungssatz. Aber die Teilchen verschwinden gleich danach wieder (z. B. nach achtzig Attosekunden für ein photon orangen Lichts) und geben die Energie dem Vakuum zurück.

Und wenn ein virtuelles Teilchen in ein Schwarzes Loch fällt?

Wenn ein Teilchen eines virtuellen Teilchenpaares in ein schwarzes Loch fällt und das andere nicht, können sie nicht zu Energie zurückreagieren und das entkommende wird ein reales Teilchen. Ein "Energieloch" bleibt im Vakuum zurück. Irgendwie muss dieses "Loch" in der Vakuumenergie wieder gefüllt werden - auch in der Quntenphysik kann der Energieerhaltungssatz nicht für längere Zeit verletzt werden. Also zieht dieses "Loch" Energie von dem Schwarzen Loch. Aber was für Energie hat ein Schwarzes Loch ohne Drehimpuls oder Ladung? Seine Masse! Folglich verliert das Schwarze Loch etwas seiner Masse nach Einsteins berühmten Formel E = mc².

Vielleicht ist Dir aufgefallen, dass das kein Beweis ist, dass die Energie aus dem Schwarzen Loch stammt. Tatsächlich können wir es nicht wirklich beweisen, ohne eine Menge Quantenphysik zu benutzen (Es beruht auf dem Tunneleffekt). Du musst es einfach als wahr schlucken. Ein anderer, aber dennoch ähnlicher Weg, den Masseverlusst des Schwarzen Lochs zu erklähren, ist, dass das Teilchen, das in das Schwarze Loch fällt, eine negative Masse bekommt und daher die Masse des Schwarzen Lochs abnimmt...

Ist das Hawkingstrahlung?

Ring um ein vermutetes Schwarzes Loch in der Galaxie NGC 4261. Datum: Nov. 1992 Courtesy of NIX NASA Image Exchange.

Genau! Wenn ein virtuelles Teilchen in ein Schwarzes Loch fällt und das andere entkommt, entkommt es als Hawkingstrahlung vom Schwarzen Loch. Diese Strahlung zeigt dieselbe Verteilung wie Hohlraumstrahlung. Dieses lässt vermuten, dass Schwarze Löcher auch eine Temperatur haben. Diese Tatsache wurde 1972 von Bekenstein bewiesen, bevor Hawking entdeckte, dass Schwarze Löcher auch Temperaturstrahlung aussenden. Wie man sieht scheint die Strahlung nur aus dem Innern des Schwarzen Lochs zu kommen; in Wirklichkeit entsteht sie jedoch gerade außerhalb des Schwarzen Lochs.

"Black holes aren't black - After Hawking they shine!"
"Schwarze Löcher sind nicht schwarz - Nach Hawking strahlen sie!"
Präsentiert von Angie, Matthias und Thorsten
Team C007571,ThinkQuest Internet Challenge 2000.
Zuletzt geändert: 2000-08-08.