Ladung im Gravitationsfeld - wann strahlt sie ?

Corbi · Anmeldungsdatum: 17.07.2018 Beiträge: 296

Aus der Elektrodynamik wissen wir, dass beschleunigte Ladung strahlt.

Jetzt stelle ich mir zwei Situationen in einem Gravitationsfeld vor:

1. Eine freifallende Ladung im Gravitationsfeld: Nach dem Äquivalenzprinzip verhält sich diese Ladung wie eine ruhende Ladung im Inertialsystem und sollte demnach auch nicht strahlen. Relativ zur Erdoberfläche des Planeten ist sie aber beschleunigt

2. Eine ruhende Ladung auf der Oberfläche eines Planeten: Diese Ladung bewegt sich ja nicht geodätisch und ist demnach beschleunigt

In welchem Fall sieht man also eine Strahlung ?
Ich würde Fall 2 sagen aber das würde ja bedeuten, dass alle Ladungen hier auf der Erdoberfläche durchgehend Energie verlieren müssten.

Nils Hoppenstedt · Anmeldungsdatum: 08.01.2020 Beiträge: 2019

Diese Frage ist schon sehr oft intensiv debattiert worden. Als Startpunkt empfehle ich diesen Wikipedia-Artikel:

https://en.wikipedia.org/wiki/Paradox_of_radiation_of_charged_particles_in_a_gravitational_field

Um es kurz zu machen: Bei Teil 2 hängt es vom Beobachter ab: Für einen Beobachter, der frei an der ruhenden Ladung vorbei fällt, ist die Ladung beschleunigt und er misst ergo eine Strahlung. Ein Beobachter, der ebenfalls relativ zur Ladung ruht, misst hingegen keine Strahlung - in Übereinstimmung mit der experimentellen Erfahrung. Die Auflösung dieses scheinbaren Paradoxon liegt in der Art wie elektromagnetischen Felder von einem Bezugssystem ins andere transformiert werden. Allerdings ist die Mathematik dahinter wohl nicht ganz einfach.

Ich verlinke mal dieses Paper:

https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download;jsessionid=08E12C3D86B75B77C6CA2F15209D8A92?doi=10.1.1.205.5420&rep=rep1&type=pdf

Viele Grüße,
Nils

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18067

Der im Wikipedia-Beitrag zitierte Artikel [8] bietet einen guten Überblick:

https://arxiv.org/abs/1509.08757
Electrical charges in gravitational fields, and Einstein's equivalence principle
Gerold Gründler
(Submitted on 14 Sep 2015 (v1), last revised 12 Oct 2015 (this version, v3))
According to Larmor's formula, accelerated electric charges radiate electromagnetic waves. Hence charges should radiate, if they are in free fall in gravitational fields, and they should not radiate if they are supported at rest in gravitational fields. But according to Einstein's equivalence principle, charges in free fall should not radiate, while charges supported at rest in gravitational fields should radiate. In this article we point out indirect experimental evidence, indicating that the equivalence principle is correct, while the traditional interpretation of Larmor's formula must be amended.

Corbi · Anmeldungsdatum: 17.07.2018 Beiträge: 296