Negative Energie, was ist das?
Hallo zusammen
Nein, ich meine nicht die esoterische, sondern die physikalische negative Energie (NE). Bei der Hawking-Strahlung (HS), soll angeblich negative Energie ins Schwarze Loche fallen. Ich nehme mal stark an der Begriff kommt daher das bei dem Hawking-Strahlungseffekt (HS) am Schwarzen Loch (SL) der Energieerhaltungssatz nicht verletzt wird. Aber was ist genau die NE? Ist das nur was Theoretisches? Das man sagt dem SL muss Energie abgenommen werden, wenn es die HS gibt... ? Ist das Strahlung mit NE, die da ins SL fällt? wenn ja, was kann ich mir darunter vorstellen? ist das ein anti-photon? d.h. wenn NE-Strahlung auf normale Strahlung triff cancel die sich aus? |
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Fangen wir mal ganz einfach an: die Energie eines Teilchens der Masse m im Gravitationsfeld einer anderen Masse lautet
E = p²/2m - GmM/r Wenn demnach ein Teilchen in Ruhe ist, also p = 0, dann gilt auch E < 0. Aus dem Virialsatz folgt für ein -1/r Potential der Zusammenhang T = - U/2 = - E < 0 zwischen mittlerer kinetischer Energie T sowie mittlerer potentieller Energie U. D.h. die Gesamtnergie E eines Teilchens auf einer gebundenen Bahn ist immer negativ. |
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Und wie erzeuge ich negative energie zb.? Pos. En. Erhalte ich z.b. bei fusion |
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Im Gravitationsfeld erhalten gebundene Körper sozusagen automatisch negative Energie.
Ich denke, du meinst aber eher Effekte der Quantenfeldtheorie oder gar exotische Energieformen wir die “Dunkle Energie” - richtig? |
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Aber ist mir trotzdem nicht klar was man sich darunter vorstellen kann... Dunkle energie ist ja wieder was ganz anderes...... |
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https://en.wikipedia.org/wiki/Zeta_f...regularization Soweit ich das Standardmodell überblicke, ist die klassische Eneergiedichte immer positiv, negative Energiedichten können lediglich durch Effekte der Renormierung auftreten. Zitat:
Im Falle der DE sollte man diese zunächst klassisch als kosmologische Konstante interpretieren, d.h. ohne weitere Teilchen oder Felder. Dann hätte sie zunächst diesen festen Wert, ohne weitere Begründung. Renormierungseffekte im o.g. Sinne würden Korrekturen beitragen. Derartige Effekte könnten auch aus einer Theorie der Quantengravitation stammen; es gibt Resultate, die auf eine positive KK und damit die negative Energiedichte hinweisen, allerdings ist die Berechnung der Gesamt-Energiedichte als Summe dieser Beiträge noch eine der wesentlichen offenen Fragen der modernen Physik. Darüberhinaus kann man für die DE exotische Felder mit bereits klassisch negativer Energiedichte annehmen; ich halte das für recht spekulativ. |
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Wieso spricht man eigentlich von Energiedichte, und nicht von Energie?
Was bedeutet hier das Wort Dichte? Energie/Volumen??? Bzw. was ist die Einheit von Energiedichte? Und was geht in ein Schwarzes Loch bei Hawking-Strahlung? Negative Energiedichte? :confused: |
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In der ART und vielen anderen physikalischen Disziplinen ist die Energiedichte die fundamentale Größe, die Energie als Volumenintegral dagegen eine abgeleitete Größe. In der ART existieren sogar Fälle, in denen die Energie überhaupt nicht bzw. nicht vernünftig definiert ist, die Energiedichte dagegen schon. |
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Dieses Bild wird oft benutzt, es ist aber absolut nicht klar warum, denn mir (und auch vielen anderen) ist nicht klar, wie man die eigentlichen Berechnungen mit diesem Bild in Verbindung bringen kann. Vereinfacht ausgedrückt hat Hawking in dem Orginal-Paper so argumentiert: Hawking untersuchte den Vakuum-Zustand (Zustand niedrigester Energie) eines Universums vor und nach dem Kollaps von Masse zu einem schwarzen Loch (genauer: den Vakuumzustand des elektromagnetischen Feldes in unendlich ferner Vergangenheit und unendlich ferner Zukunft). Hawking konnte zeigen, dass der Vakuumzustand in ferner Vergangenheit für einen Beobachter in ferner Zukunft nicht mehr wie ein Vakuumzustand erscheint, sondern dass dieser Teilchen enthält. Er zeigt wie man die Anzahl der Teilchen, welche von dem Gravitationsfeld erzeugt wurden, im Prinzip berechnen kann. Die Beschreibungs mittels virtueller Teilchen ist meiner Meinung nach irreführend denn: 1.) Durch die Beschreibung einer real messbaren Strahlung durch virtuelle Teilchen wird diesen eine reale Existenz nahegelegt. 2.) Die Beschreibung durch virtuelle Teilchen würde auch für sog. "Eternal Black Holes" (schon immer existierende schwarze Löcher) eine Hawkingstrahlung vorhersagen. Hawkings Orginalarbeit basiert aber explizit auf den Kollaps. Für eternal bh muss die Umgebung entsprechend verändert werden (das funktioniert dann mittels einer Art "thermischem Gleichgewicht"). |
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Letztlich ist hier der abstraktere Formalismus der QFT zuständig.
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Wer mal interessant, eine konsistente Renormierung des Energie-Impuls-Tensoren für die verschiedenen Vakua zu finden.
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siehe z.B. http://news.bbc.co.uk/2/shared/bsp/h...th_shukman.pdf |
Quod licet Iovi, non licet bovi
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Aber - https://en.m.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle Zitat:
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Diese Teilchen-Paar Geschichte suggeriert Hawking-Strahlung würde in unmittelbarer Nähe des Ereignis-Horizonts entstehen. Der Grund für die Hawking-Strahlung ist allerdings der dynamische Raumzeit-Hintergrund. Ein statisches, eternal BH produziert erstmal keine Hawking-Strahlung, was mit dieser bildhaften Vorstellung der Teilchen-Paare nicht zu begründen ist. |
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Ich habe einen längeren Abschnitt auf der deutschen Wikipedia-Seite dazu geschrieben und versucht, fast gar nichts zu interpretieren. Wenn duz Lust hats, dann lies dir's doch mal durch und lass mir deine Verbesserungsvorschläge zukommen. https://de.wikipedia.org/wiki/Hawkin...Originalarbeit Zitat:
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Einzig der Satz "Relevant ist im Wesentlichen die globale Struktur der Raumzeit sowie insbesondere die Existenz eines Ereignishorizontes." Du schreibst es zwar weiter unten: "Der Kollaps sowie die Anwesenheit eines Horizontes führt zu inäquivalenten Vakuumzuständen" aber man könnte in diesem Satz nochmal den Kollaps als ebenfalls relevant erwähnen. Den mathematischen Teil darunter muss ich mir morgen mal in Ruhe anschaun, sieht aber im wesentlichen wie der in Hawkings Arbeit aus wenn ich mich richtig erinnere. |
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