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1234567
Gast
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 1234567 Verfasst am: 10. Mai 2015 17:41 Titel: Hawking-Strahlung |
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Meine Frage:
Ich frage einfach kurz und prägnant: Wie funktioniert die Hawking-Strahlung genau?
Meine Ideen:
Der Grund müsste eigentlich in der Teilchen-Antiteilchen-Erzeugung liegen. Hawking erwähnt das, glaube ich. |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8581
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1234567
Gast
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| 1234567 Verfasst am: 10. Mai 2015 17:58 Titel: |
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Hallo. Hab es nur mal kurz überflogen und ich gebe zu, ich verstehe nicht viel davon. Das hört sich ziemlich mathematisch an. Ich war mal gerade in Wikipedia, da hat sich scheinbar der Inhalt auch geändert. Da wurde jetzt eine neue Erklärung gegeben, die die mit den virtuellen Teilchen über den Haufen wirft. Wie es aussieht, gibt es in Zusammenhang mit der Hawking-Strahlung keine virtuellen Particles, weil es sich um keine Störungtheorie? handelt oder so. Und sie werden nur in Feynman Diagrammen so bezeichnet.  |
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1234567
Gast
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| 1234567 Verfasst am: 11. Mai 2015 06:26 Titel: |
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Warum antwortet denn niemand mehr? |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8581
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| jh8979 Verfasst am: 11. Mai 2015 07:18 Titel: |
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| 1234567 hat Folgendes geschrieben: | | Wie es aussieht, gibt es in Zusammenhang mit der Hawking-Strahlung keine virtuellen Particles, weil es sich um keine Störungtheorie? handelt oder so. Und sie werden nur in Feynman Diagrammen so bezeichnet. |
Kann man grob so ausdrücken, ja. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 11. Mai 2015 08:14 Titel: |
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Am Wikipedia-Artikel habe ich mitgearbeitet.
Die wesentliche Aussage ist, dass der Begriff "virtuelle Teilchen" aus der Störungstheorie stammt. Genau diese wird jedoch in der Berechnung von Hawking nicht verwendet, und deswegen ist der Begriff in diesem Kontext mehr als irreführend.
Die Erklärung im FAQ-Forum ist die einfachste, die mir eingefallen ist und die gleichzeitig noch mathematisch einigermaßen korrekt ist. Die "virtuellen Teilchen-Antiteilchen-Paare" halte ich für falsch (und irgendwie auch nicht einfacher)
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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1234567
Gast
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| 1234567 Verfasst am: 11. Mai 2015 10:33 Titel: |
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Könntest du mir in ein paar Sätzen erklären, warum ein SL strahlt, sodass man es vielleicht einfacher ausdrückt? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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1234567
Gast
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| 1234567 Verfasst am: 11. Mai 2015 13:06 Titel: |
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Hawking arbeitet in einer semiklassischen Näherung, d.h. er betrachtet eine freie Quantenfeldtheorie auf einer klassischen, schwach gekrümmten Raumzeit. Relevant ist im Wesentlichen die globale Struktur der Raumzeit sowie insbesondere die Existenz eines Ereignishorizontes.
-----> Ich verstehe das so, dass er eine fast flache Raumzeit betrachtet, welche ja auch durch diverse Experimente verifiziert wurde. Also Ausgangspunkt: Raumzeit schwach gekrümmt, fast flach.
Den unterstrichenen Satz verstehe ich nicht.
Hawking setzt einen sphärisch-symmetrischen Kollaps einer Masse M voraus, d.h. er geht nicht von einer rein statischen Schwarzschild-Metrik aus.
-----> Warum er hier nicht von einer Schwarzschild-Metrik ausgeht, verwundert mich. Gerade bei einer Homogenität wird doch diese verwendet.
Hawking beginnt mit der kanonischen Quantisierung freier Felder auf Basis einer verallgemeinerten Fourierentwicklung. Diese Fouriermoden sind dabei speziell Lösungen der Klein-Gordon-Gleichung für 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 für ihn gültige Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren, sowie einen für ihn gültigen Vakuumzustand (Fock-Zustand) definieren, in dem entsprechend seiner Klassifizierung keine Teilchen und Antiteilchen existieren. Während diese Beobachterabhängigkeit in der Minkowski-Raumzeit für die Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren sowie für den Vakuumzustand letztlich irrelevant ist, führt sie bei Anwesenheit eines Ereignishorizontes zu inäquivalenten Vakuumzuständen.
-----> Könntest du mir diesen gesamten Teil mal für Nichtphysiker übersetzen? Das kling alles total mathematisch, was passiert denn da physikalisch? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 11. Mai 2015 13:52 Titel: |
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| 1234567 hat Folgendes geschrieben: | Hawking arbeitet in einer semiklassischen Näherung, d.h. er betrachtet eine freie Quantenfeldtheorie auf einer klassischen, schwach gekrümmten Raumzeit. Relevant ist im Wesentlichen die globale Struktur der Raumzeit sowie insbesondere die Existenz eines Ereignishorizontes.
-----> Ich verstehe das so, dass er eine fast flache Raumzeit betrachtet, welche ja auch durch diverse Experimente verifiziert wurde. Also Ausgangspunkt: Raumzeit schwach gekrümmt, fast flach. |
Ja, im wesentlichen.
Hawking geht davon aus, dass er eine bestimmte Näherung durchführen kann, für die er voraussetzen muss, dass die RZ nicht zu stark gekrümmt ist. Anschaulich gesprochen betrachtet er näherungsweise eben Wellen oder Wellenpakete. Über die Ausdehung einer Wellenlänge oder eines Wellenpaketes soll dabei die RZ-Krümmung vernachlässigbar sein, d.h. ein lokalisiertes Teilchen "spürt" die Krümmung nicht. Umgekehrt bedeutet dies, dass seine Rechnung dann versagt, wenn die Krümmung "groß" wird, d.h.
Der wesentliche Punkt ist jedoch das kleine Wörtchen "global". Es besagt, dass es nicht einen bestimmten "Ort" gibt, der sozusagen die Teilchenquelle der Hawkingstrahlung darstellt. Es gibt keinen Punkt, von dem sie ausgeht; es gibt nirgendwo einen kleinen Bereich, aus dem sie "herauskommt".
| 1234567 hat Folgendes geschrieben: | Hawking setzt einen sphärisch-symmetrischen Kollaps einer Masse M voraus, d.h. er geht nicht von einer rein statischen Schwarzschild-Metrik aus.
-----> Warum er hier nicht von einer Schwarzschild-Metrik ausgeht, verwundert mich. Gerade bei einer Homogenität wird doch diese verwendet. |
Was hat das mit Homogenität zu tun? Die Schwarzschildlösung ist nicht homogen. Verwechselst du das mit kosmologischen Modellen?
Er betrachtet den Kollaps einer Masseverteilung zu einem SL, d.h. er geht nicht davon aus, dass das SL schon ewig existiert, sondern dass es sich aufgrund des Kollapses erst bildet. Das ist ein physikalisch vernünftiger Ansatz, oder?
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1234567
Gast
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| 1234567 Verfasst am: 11. Mai 2015 15:31 Titel: |
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Soweit komme ich mit. Aber wie geht es weiter? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 11. Mai 2015 15:38 Titel: |
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OK; jetzt schau nochmal unter den Links nach, und sag' mir, was du genau nicht verstehst; ich hab' den Wikipedia-Artikel in den FAQ-Bereich kopiert, so dass alles an einer Stelle zu finden ist.
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