verdamping van zwarte gaten

[Verwijderd]

Ik heb gelezen in een boek over stephan hawkings dat zwarte gaten langzaam verdampen.
Dit omdat er de waarnemings horizon deeltjes bevinden met positieve en negatieve energie. Een deeltje en een anti deeltje dus. Nu wordt door de zwaarte kracht het anti deeltje naar binnen getrokken en neemt de massa van het zwarte gat dus af.
Maar het deeltje met positieve deeltje wordt nu weggeschoten wat wij kunnen opvangen als rontgenstraling.

Waarom wordt het positief geladen deeltje nu weggeschoten en waarom wordt het positief geladen deeltje ook niet door het zwaartegat naarbinnen getrokken?

[Dido]

Omdat deeltje en antideeltje onstaan op de event horizon en de een dus naar "binnen" en de ander naar "buiten" schiet. Alles binnen de even-horizon gaat naar binnen, daar buiten hoeft dat niet. De kans dat zoiets gebeurt is op zich onnoemelijk klein, maar de event horizon is onnoemelijk groot. Daarom komt het uiteindelijk nog genoeg voor om straling op te vangen...

[Verwijderd]

Er staat dat een zwartgat hierdoor volledig gehoorzamen aan de hoofdwetten van de thermodynamica dus een temperatuur hebben. Maar het gaat toch om de kern niet wat er aan het oppervlak van de waarnemingshorizon afspeelt?

[Diadem]

Op woensdag 12 juni 2002 15:35 schreef Capitol_Gee het volgende:
Ik heb gelezen in een boek over stephan hawkings dat zwarte gaten langzaam verdampen.

Dat klopt.

Dit omdat er de waarnemings horizon deeltjes bevinden met positieve en negatieve energie. Een deeltje en een anti deeltje dus. Nu wordt door de zwaarte kracht het anti deeltje naar binnen getrokken en neemt de massa van het zwarte gat dus af.
Maar het deeltje met positieve deeltje wordt nu weggeschoten wat wij kunnen opvangen als rontgenstraling.

Waarom wordt het positief geladen deeltje nu weggeschoten en waarom wordt het positief geladen deeltje ook niet door het zwaartegat naarbinnen getrokken?

Nee, nee, nee, nee, NEE!

Wat een hopeloos misverstand is dit toch. Antideeltjes hebben geen negatieve energie. Antideeltjes zijn in alle opzichten gelijk aan gewone deeltjes, behalve dat ze een tegengestelde lading hebben. _{(Ok, ok, ik weet het. Er is zoiets als KT-symmetrie breking. Maar goed, laten we het dan houden op 'bijna alle opzichten'.)} Antideeltjes hebben geen negatieve massa, en geen negatieve energie. Een antideeltje reageert op precies dezelfde manier op zwaartekracht als een gewoon deeltje, en heeft ook precies dezelfde energieinhoud.

Goed, wat gebeurd er dan wel bij een zwart gat? Welnu, in de lege ruimte worden voortdurend spontaan deeltje/antideeltje-paren gevormd en geannihileerd. Normaal merk je daar niets van. Bij een zwart gat echter kan het gebeuren dat van dit deeltjespaar het ene deeltje binnen de horizon wordt gevormd, en het andere deeltje erbuiten. Het deeltje binnen de horizon zal direct het zwarte gat binnen vallen, het deeltje erbuiten kan ontsnappen.

Dit deeltje wat nu ontsnapt echter heeft energie van het vacuum 'geleend', en deze moet worden teruggegeven. Normaal gebeurd dit als het deeltje samen met zijn partner wordt geannihileerd, maar dat kan nu niet. De missende energie wordt nu geleverd door het zwarte gat, wat hiermee dus energie kwijtraakt.

Belangrijk is om te beseffen dat dit een volkomen willekeurig proces is. Het zwarte gat straalt dus deeltjes (en dus energie) uit, maar dit is perfecte witte ruis. De uitspraak dat 'niets ooit weer uit een zwart gat kan komen' is dus niet waar als je kijkt naar energie. Wat wel waar is echter is dat informatie nooit meer uit een zwart gat kan komen. Informatie die in een zwart gat terecht komt is voorgoed verloren.

[Dido]

. Wat wel waar is echter is dat informatie nooit meer uit een zwart gat kan komen. Informatie die in een zwart gat terecht komt is voorgoed verloren.

Je doet me hier opeens een fantastische smoes aan de hand!

[Verwijderd]

Is het overigens zo dat een zwart gat uitdijt als het energie in de vorm van kwijtraakt?

[PhysicsRules]

Op woensdag 12 juni 2002 15:45 schreef Capitol_Gee het volgende:
Er staat dat een zwartgat hierdoor volledig gehoorzamen aan de hoofdwetten van de thermodynamica dus een temperatuur hebben. Maar het gaat toch om de kern niet wat er aan het oppervlak van de waarnemingshorizon afspeelt?

De natuurkunde zoals wij die kennen houdt op bij de horizon van een zwart gat. Het is dus niet echt zinvol om verschil te maken tussen de kern en het oppervlak van de waarnemingshorizon.

Het blijkt dat door de horizon te aanschouwen iets zinnigs gezegd kan worden over de temperatuur van het zwarte gat.

Alle informatie van het zwarte gat zit dus op het oppervlak. Dit wordt holografie genoemd.

[PhysicsRules]

Op woensdag 12 juni 2002 16:16 schreef zyxnor het volgende:
Is het overigens zo dat een zwart gat uitdijt als het energie in de vorm van kwijtraakt?

Nee, het krimpt juist (verdampt).

De grootte van een zwart gat is rechtevenredig met de massa die erin zit. Massa = Energie, dus als een zwart gat energie kwijtraakt, wordt het lichter en dus kleiner.

[Mx. Alba]

Op woensdag 12 juni 2002 15:46 schreef Diadem het volgende:
Wat wel waar is echter is dat informatie nooit meer uit een zwart gat kan komen. Informatie die in een zwart gat terecht komt is voorgoed verloren.

[nerd mode]
Aaaaaah, net zoals /dev/null dus?
[/nerd mode]

Maar leg eens wat beter uit, want ik snap het nog steeds niet helemaal.

Stel, er wordt een deeltje en een antideeltje gevormd, en het antideeltje valt het zwarte gat in terwijl het deeltje wegvliegt. Het antideeltje zal in het zwarte gat met een deeltje botsen waardoor het geannihileerd wordt, en de totale energie van het zwarte gat dus daalt met de hoeveelheid van dat ene deeltje.

Andersom, als het deeltje naar binnen valt, neemt toch de energie van het zwarte gat gewoon toe? En het antideeltje dat wegvliegt zal buiten het zwarte gat met een deeltje botsen en annihileren en zo dus iets energie aan de ruimte om het zwarte gat onttrekken.

En dat zou in zijn totaliteit op nul uitkomen - behalve dat wij de uitgestraalde deeltjes wel kunnen waarnemen maar de uitgestraalde antideeltjes niet. En dat is totaal anders dan dat wat jij uitlegt, dus neem ik aan dat ik het niet goed snap...

[Verwijderd]

Loop ik nou hopeloos achter of is uberhaupt het bestaan van zwarte gaten nog helemaal niet bewezen?

[Verwijderd]

Op woensdag 12 juni 2002 16:24 schreef PhysicsRules het volgende:

[..]

Nee, het krimpt juist (verdampt).

De grootte van een zwart gat is rechtevenredig met de massa die erin zit. Massa = Energie, dus als een zwart gat energie kwijtraakt, wordt het lichter en dus kleiner.

Maar dan zou op een zeker ogenblik de zwaartekracht in dat zwarte gat zodanig zijn afgenomen, dat elektronen niet meer op atoomkernen worden gedrukt - en ook licht zou kunnen ontsnappen. Uitdijing dus. Ontstaat er dan weer ruimte voor fusieprocessen met de (weder)geboorte van een ster tot gevolg?

[Verwijderd]

Op woensdag 12 juni 2002 16:29 schreef MrRudi het volgende:
Loop ik nou hopeloos achter of is uberhaupt het bestaan van zwarte gaten nog helemaal niet bewezen?

Je loopt achter. Het bestaan van zwarte gaten is net zo "bewezen" als het bestaan van melkwegstelsels, en dat de aarde rond de zon draait.

Er is alleen een soort van urban myth die zegt dat het bestaan van zwarte gaten niet bewezen kan worden omdat je ze niet kan zien (omdat het zwart is...).
Maar de theorie over zwarte gaten bestaat uit meer dan alleen de naam; het voorspelt ook allerlij effecten die een zwart gat heeft op z'n omgeving.

Een zwart gat zelf (dwz het object binnen de eventhorizon) kan idd niet direct geobserveerd worden, en ook de eventhorizon zelf kan niet direct geobserveerd worden. Maar de effecten ve zwart gat op z'n omgeving zijn bepaald wel zichtbaar.

http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast12jan_1.htm
http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/2001/03/pr.html
http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/bh_obsv.html
http://www.seds.org/hst/M87Disk.html

[Verwijderd]

Op woensdag 12 juni 2002 16:28 schreef Reyn Eaglestorm het volgende:

Stel, er wordt een deeltje en een antideeltje gevormd, en het antideeltje valt het zwarte gat in terwijl het deeltje wegvliegt. Het antideeltje zal in het zwarte gat met een deeltje botsen waardoor het geannihileerd wordt, en de totale energie van het zwarte gat dus daalt met de hoeveelheid van dat ene deeltje.

Andersom, als het deeltje naar binnen valt, neemt toch de energie van het zwarte gat gewoon toe? En het antideeltje dat wegvliegt zal buiten het zwarte gat met een deeltje botsen en annihileren en zo dus iets energie aan de ruimte om het zwarte gat onttrekken.

En dat zou in zijn totaliteit op nul uitkomen - behalve dat wij de uitgestraalde deeltjes wel kunnen waarnemen maar de uitgestraalde antideeltjes niet. En dat is totaal anders dan dat wat jij uitlegt, dus neem ik aan dat ik het niet goed snap...

Als je de uitleg van Diadem nog eens goed naleest, kom je erachter dat deeltje en bijbehorend antideeltje GEEN tegengestelde ENERGIE hebben, alleen tegengestelde LADING. Het maakt qua energie dus niet uit of nou het deeltje of het antideeltje in het zwart gat verdwijnt.

[FCA]

Op woensdag 12 juni 2002 15:46 schreef Diadem het volgende:

[..]

Dat klopt.
[..]

Nee, nee, nee, nee, NEE!

Wat een hopeloos misverstand is dit toch. Antideeltjes hebben geen negatieve energie. Antideeltjes zijn in alle opzichten gelijk aan gewone deeltjes, behalve dat ze een tegengestelde lading hebben. _{(Ok, ok, ik weet het. Er is zoiets als KT-symmetrie breking. Maar goed, laten we het dan houden op 'bijna alle opzichten'.)} Antideeltjes hebben geen negatieve massa, en geen negatieve energie. Een antideeltje reageert op precies dezelfde manier op zwaartekracht als een gewoon deeltje, en heeft ook precies dezelfde energieinhoud.

Om even te zeiken : Antideeltjes hebben al hun quantumgetallen tegengesteld aan deeltjes. Dus niet alleen lading, want een anti-neutron is zeker geen neutron (een anti-foton is echter wel een foton). De massa van een anti-deeltje is echter wel positief. Als er dus een deeltje of een anti-deeltje wegvliegt, moet die massa (en energie) ergens vandaan komen, en die komt dus uit het zwarte gat.

Goed, wat gebeurd er dan wel bij een zwart gat? Welnu, in de lege ruimte worden voortdurend spontaan deeltje/antideeltje-paren gevormd en geannihileerd. Normaal merk je daar niets van. Bij een zwart gat echter kan het gebeuren dat van dit deeltjespaar het ene deeltje binnen de horizon wordt gevormd, en het andere deeltje erbuiten. Het deeltje binnen de horizon zal direct het zwarte gat binnen vallen, het deeltje erbuiten kan ontsnappen.

Dit deeltje wat nu ontsnapt echter heeft energie van het vacuum 'geleend', en deze moet worden teruggegeven. Normaal gebeurd dit als het deeltje samen met zijn partner wordt geannihileerd, maar dat kan nu niet. De missende energie wordt nu geleverd door het zwarte gat, wat hiermee dus energie kwijtraakt.

Belangrijk is om te beseffen dat dit een volkomen willekeurig proces is. Het zwarte gat straalt dus deeltjes (en dus energie) uit, maar dit is perfecte witte ruis. De uitspraak dat 'niets ooit weer uit een zwart gat kan komen' is dus niet waar als je kijkt naar energie. Wat wel waar is echter is dat informatie nooit meer uit een zwart gat kan komen. Informatie die in een zwart gat terecht komt is voorgoed verloren.

Let wel, dit is de populair wetenschappelijke verklaring. In de natuurkunde van zwarte gaten wordt niet met dit soort virtuele deeltjes gerekend. Met behulp van quantummechanica kan aan een zwart gat een entropie worden toegekend, waar dan met behulp van de thermodynamische wetten een temperatuur aan wordt toegekend.
Omdat elk object met een positieve temperatuur straling uitzendt, en een zwart gat een positieve temperatuur heeft (hoewel in de orde van miljoensten Kelvin) zal een zwart gat straling uitzenden.
Dit kun je dan interpreteren met behulp van de virtuele deeltjes, maar dat heeft met de berekening ervan niks te maken. Ook is het grappig dat de hoeveelheid uitgezonden energie met 1/M^4 gaat, dus dat de verdamping van een zwart gat veel sneller gaat naar mate het kleiner wordt.

Verder blijft er wel enige informatie over de materie die het zwarte gat vormde over: de lading en het draaimoment van het zwarte gat blijft behouden, aangezien er nog altijd behoud van lading en moment geldt, zelfs bij de vorming van het zwarte gat.

[Verwijderd]

Op woensdag 12 juni 2002 18:10 schreef FCA het volgende:

... positieve temperatuur ...

Alsof negatieve temperatuur zou bestaan. Je bedoelt misschien temperatuur groter dan nul kelvin?

[FCA]

Op woensdag 12 juni 2002 18:21 schreef rsmit het volgende:

[..]

Alsof negatieve temperatuur zou bestaan. Je bedoelt misschien temperatuur groter dan nul kelvin?

Groter dan nul ja, maar negatieve temperatuur bestaat ook, hoewel het zich gedraagt alsof het een hogere temperatuur dan welke positieve temperatuur ook heeft. Dit volgt uit de thermodynamische wetten, die niet uitgaan van trillingen van moleculen ofzo.

[Diadem]

Op woensdag 12 juni 2002 18:10 schreef FCA het volgende:

Om even te zeiken : Antideeltjes hebben al hun quantumgetallen tegengesteld aan deeltjes. Dus niet alleen lading, want een anti-neutron is zeker geen neutron (een anti-foton is echter wel een foton).

Ok, ok, je hebt gelijk. Mede daarom die opmerking tussen haakjes ook, al was die inderdaad niet volledig. Mijn uitleg was accuraat binnen de vereiste nauwkeurigheid. Alle relevante informatie had ik correct verteld. De details zijn altijd anders.

Let wel, dit is de populair wetenschappelijke verklaring. In de natuurkunde van zwarte gaten wordt niet met dit soort virtuele deeltjes gerekend. Met behulp van quantummechanica kan aan een zwart gat een entropie worden toegekend, waar dan met behulp van de thermodynamische wetten een temperatuur aan wordt toegekend.
Omdat elk object met een positieve temperatuur straling uitzendt, en een zwart gat een positieve temperatuur heeft (hoewel in de orde van miljoensten Kelvin) zal een zwart gat straling uitzenden.
Dit kun je dan interpreteren met behulp van de virtuele deeltjes, maar dat heeft met de berekening ervan niks te maken. Ook is het grappig dat de hoeveelheid uitgezonden energie met 1/M^4 gaat, dus dat de verdamping van een zwart gat veel sneller gaat naar mate het kleiner wordt.

Wat jij geeft is slechts de berekening, het is geen fysische verklaring. Dat is mijn verhaal wel, en daarom is het dan ook wel iets meer dan slechts een populair wetenschappelijke verklaring. Het is de (een?) fysische uitleg van het verdampingsproces. En zij is ook in overeenstemming met de stringtheorie, overigens.

Weet je trouwens zeker dat de uitgezonden energie met 1/M^4 gaat? Dat kan ik me eigenlijk niet voorstellen. En het klopt ook voor geen meter met het deeltjesparen-model, want als je dit gebruikt zou je verwachten dat het aantal uitgezonden deeltjes recht evenredig (of misschien nog wel meer dan dat. Ik kan me voorstellen dat bij een grotere straal deeltjes makkerlijker wegkomen) is met het horizon-oppervlak. Zwaardere gaten verdampen dan relatief langzamer, omdat ze een grotere inhoudt/oppervlakte ratio hebben. Bij jouw formule gaan ze echter absoluut meer energie uitzenden, en snel ook. Ik kan me daar fysisch niets bij voorstellen.

Verder blijft er wel enige informatie over de materie die het zwarte gat vormde over: de lading en het draaimoment van het zwarte gat blijft behouden, aangezien er nog altijd behoud van lading en moment geldt, zelfs bij de vorming van het zwarte gat.

Daar had ik het niet over he ;-)

[Verwijderd]

Op woensdag 12 juni 2002 15:46 schreef Diadem het volgende:

Dit deeltje wat nu ontsnapt echter heeft energie van het vacuum 'geleend', en deze moet worden teruggegeven. Normaal gebeurd dit als het deeltje samen met zijn partner wordt geannihileerd, maar dat kan nu niet. De missende energie wordt nu geleverd door het zwarte gat, wat hiermee dus energie kwijtraakt.

Dit vind ik nogal vaag eerlijk gezegd... Het deeltje dat ontsnapt, heeft energie geleend en het zwarte gat gaat die energie terugbetalen . Als mijn zusje van mijn moeder geld geleend heeft, dan ga ik dat toch ook niet terugbetalen? En hoe weet dat zwarte gat eigenlijk dat er energie geleend is? Het enige dat ie ziet is dat er een deeltje (of antideeltje) in hem valt, maar dat had net zo goed, zonder quantumfluctuatie, gewoon van buiten kunnen komen...

Of is er misschien toch iets aan de hand met dat deeltje en dat anti-deeltje? Als een 'normaal' deeltje een antideeltje tegenkomt, verdwijnen ze allebei en maken ze een foton. Maar als een deeltje en een antideeltje die net uit het vacuum zijn ontstaan weer bij elkaar komen, dan zenden ze opeens GEEN foton uit (dat is dan zeker de geleende energie die ze moeten terugbetalen?). Kortom, is er iets vaags aan de hand met dat deeltje en antideeltje dat bij een quantumfluctuatie ontstaan? Dragen ze misschien de informatie van geleende energie bij zich die ze gaan innen zodra het mogelijk is (als een soort deurwaarder)?

[Mx. Alba]

Op donderdag 13 juni 2002 03:58 schreef Sandalf het volgende:

Of is er misschien toch iets aan de hand met dat deeltje en dat anti-deeltje? Als een 'normaal' deeltje een antideeltje tegenkomt, verdwijnen ze allebei en maken ze een foton. Maar als een deeltje en een antideeltje die net uit het vacuum zijn ontstaan weer bij elkaar komen, dan zenden ze opeens GEEN foton uit (dat is dan zeker de geleende energie die ze moeten terugbetalen?). Kortom, is er iets vaags aan de hand met dat deeltje en antideeltje dat bij een quantumfluctuatie ontstaan? Dragen ze misschien de informatie van geleende energie bij zich die ze gaan innen zodra het mogelijk is (als een soort deurwaarder)?

Of misschien alleen als de "anti-tweeling" van dat deeltje nog bestaat? Want alle materie in het unviersum is ook ontstaan door het zelfde proces. Het blijkt echter dat antimaterie sneller vervalt dan materie, en daardoor krijg je dus op den duur een overschot aan materie, en voilà, de materie die zich in ons universum bevindt. (gewoon aan het brainstormen - heeft niets met wetenschap te maken en is waarschijnlijk een totaal verkeerde gedachte)

Maar als ik het goed begrijp ontstaat er dus geen foton als een antideeltje botst met zijn "anti-tweeling" terwijl er wel een foton ontstaat als hij met welk ander deeltje dan ook botst? Hoe gaat dat in zijn werk dan?

[Confusion]

Diadem schreef:
Weet je trouwens zeker dat de uitgezonden energie met 1/M^4 gaat?

Ja. Zwarte gaten 'exploderen' aan het einde van hun leven als het ware.

Bij jouw formule gaan ze echter absoluut meer energie uitzenden, en snel ook. Ik kan me daar fysisch niets bij voorstellen.

Niet absoluut meer, wel relatief tot hun energie-inhoud.

[PhysicsRules]

Op donderdag 13 juni 2002 00:52 schreef Diadem het volgende:

[..]
Weet je trouwens zeker dat de uitgezonden energie met 1/M^4 gaat? Dat kan ik me eigenlijk niet voorstellen. En het klopt ook voor geen meter met het deeltjesparen-model, want als je dit gebruikt zou je verwachten dat het aantal uitgezonden deeltjes recht evenredig (of misschien nog wel meer dan dat. Ik kan me voorstellen dat bij een grotere straal deeltjes makkerlijker wegkomen) is met het horizon-oppervlak. Zwaardere gaten verdampen dan relatief langzamer, omdat ze een grotere inhoudt/oppervlakte ratio hebben. Bij jouw formule gaan ze echter absoluut meer energie uitzenden, en snel ook. Ik kan me daar fysisch niets bij voorstellen.

De ratio inhoud/oppervlak is niet interessant. Alles wat er over een zwart gat te weten valt kan afgelezen worden van het oppervlak, dit wordt holografie genoemd.

Fused heeft gelijk

[Diadem]

Op donderdag 13 juni 2002 09:21 schreef Fused het volgende:

[..]

Ja. Zwarte gaten 'exploderen' aan het einde van hun leven als het ware.
[..]

Niet absoluut meer, wel relatief tot hun energie-inhoud.

Als het als 1/M^4 gaat gaan ze wel absoluut meer energie uitzenden. Als M->0 gaat de uitgezonden energie naar oneindig.

Maar waarom dan? Als je naar de deeltjes kijkt klopt het niet, en ook thermodynamisch kan het niet. Want dan zou de temperatuur van een zwart gat naar oneindig gaan naarmate het kleiner wordt. Dus door warmte aan de omgeving te verliezen wordt het warmer. Klinkt dubieus.

[Diadem]

Op donderdag 13 juni 2002 10:01 schreef PhysicsRules het volgende:

[..]

De ratio inhoud/oppervlak is niet interessant. Alles wat er over een zwart gat te weten valt kan afgelezen worden van het oppervlak, dit wordt holografie genoemd.

Fused heeft gelijk

Niet waar natuurlijk. De massa van een zwart gat kun je bepalen door zijn zwaartekracht. En de verhouding tussen massa en oppervlak is nu net waar het mij om gaat.

[Confusion]

Diadem schreef:
Als het als 1/M^4 gaat gaan ze wel absoluut meer energie uitzenden. Als M->0 gaat de uitgezonden energie naar oneindig.

Het hele hoge vermogen bereiken ze slechts gedurende een zeer korte tijd. [Edit: Hier stond onzin]

Want dan zou de temperatuur van een zwart gat naar oneindig gaan naarmate het kleiner wordt. Dus door warmte aan de omgeving te verliezen wordt het warmer. Klinkt dubieus.

Soms klinkt fysica dubieus jah
Maar seriously, ik weet ook niet hoe je dit kan verklaren, ik weet alleen dat ik het uit voldoende betrouwbare bron heb vernomen om aan te nemen dat het waar zal zijn (al zou het fijn zijn als er een keer een 'stervend' zwart gat werd waargenomen... hoewel minder fijn als het erg dichtbij was, in verband met rontgenstraling enzo ).

[PhysicsRules]

Op donderdag 13 juni 2002 11:30 schreef Diadem het volgende:

[..]

Niet waar natuurlijk. De massa van een zwart gat kun je bepalen door zijn zwaartekracht. En de verhouding tussen massa en oppervlak is nu net waar het mij om gaat.

Sorry, heb je post de vorige keer denk ik verkeerd begrepen. De verhouding is inderdaad wel interessant. Theoretisch komt het verhaal van Fused me wel bekend voor, maar ik ben het even kwijt. (Kan ook nu niet bij mijn spullen op de universiteit om het uit te zoeken )

Wat er idd gebeurd is, denk ik, dat grotere zwarte gaten naar verhouding minder oppervlak hebben per massa-eenheid, en daardoor minder snel verdampen (relatief dan.)

[MSalters]

Op donderdag 13 juni 2002 03:58 schreef Sandalf het volgende:

[..]

Dit vind ik nogal vaag eerlijk gezegd... Het deeltje dat ontsnapt, heeft energie geleend en het zwarte gat gaat die energie terugbetalen . Als mijn zusje van mijn moeder geld geleend heeft, dan ga ik dat toch ook niet terugbetalen? En hoe weet dat zwarte gat eigenlijk dat er energie geleend is? Het enige dat ie ziet is dat er een deeltje (of antideeltje) in hem valt, maar dat had net zo goed, zonder quantumfluctuatie, gewoon van buiten kunnen komen...

Tsja, er is een verschil tussen jou en je zusje, maar twee deetjes kunnen identiek zijn. Elektronen hebben geen volgnummer of zo.
Wat er gebeurt is dat het Heisenberg onzekerheidsprincipe zegt dat dE*dt klein (h-streep), maar niet nul is. Dus je kunt een hoeveelheid energie dE lenen gedurende (h-streep)/dE. Als je daar volgens dE=dm*c*c massa van maakt heb je dus deeltjes. Een lukt gelook ik niet, wegens wet van behoud van impuls, dus moeten het er twee worden.
Na die dt moet de energie dE terugkomen, en dat kan komen van het zwarte gat in de buurt (als een van de twee deetjes daar in valt).
Iets minder populair: er is een golffunctie te vinden met een waarschijnlijkheid > 0 waarvoor de klassieke interpretatie is dat er een van de twee deeltjes aan het zwarte gat ontsnapt. Dergelijke golffuncties bestaan ook buiten de nabijheid van een zwart gat, maar de energie beperking van de Heisenberg onzekerheidsrelatie heeft tot gevolg dat dit soort golven snel "uitdoven".

Of is er misschien toch iets aan de hand met dat deeltje en dat anti-deeltje? Als een 'normaal' deeltje een antideeltje tegenkomt, verdwijnen ze allebei en maken ze een foton. Maar als een deeltje en een antideeltje die net uit het vacuum zijn ontstaan weer bij elkaar komen, dan zenden ze opeens GEEN foton uit (dat is dan zeker de geleende energie die ze moeten terugbetalen?).

Precies, plus waar zou de impuls van zo'n foton vandaan moeten komen?

Kortom, is er iets vaags aan de hand met dat deeltje en antideeltje dat bij een quantumfluctuatie ontstaan? Dragen ze misschien de informatie van geleende energie bij zich die ze gaan innen zodra het mogelijk is

Nou nee, de waarschijnlijkheid van een golffunctie met een energie gebrek gaat vanwege Heisenberg snel naar 0 als het te lang duurt.

[Verwijderd]

Op woensdag 12 juni 2002 17:04 schreef BadRespawn het volgende:

[..]

Je loopt achter. Het bestaan van zwarte gaten is net zo "bewezen" als het bestaan van melkwegstelsels, en dat de aarde rond de zon draait.

Er is alleen een soort van urban myth die zegt dat het bestaan van zwarte gaten niet bewezen kan worden omdat je ze niet kan zien (omdat het zwart is...).
Maar de theorie over zwarte gaten bestaat uit meer dan alleen de naam; het voorspelt ook allerlij effecten die een zwart gat heeft op z'n omgeving.

Een zwart gat zelf (dwz het object binnen de eventhorizon) kan idd niet direct geobserveerd worden, en ook de eventhorizon zelf kan niet direct geobserveerd worden. Maar de effecten ve zwart gat op z'n omgeving zijn bepaald wel zichtbaar.

http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast12jan_1.htm
http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/2001/03/pr.html
http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/bh_obsv.html
http://www.seds.org/hst/M87Disk.html

Dank u voor de uitleg Dan loop ik inderdaad achter.

[Verwijderd]

Op donderdag 13 juni 2002 08:47 schreef Reyn Eaglestorm het volgende:

Maar als ik het goed begrijp ontstaat er dus geen foton als een antideeltje botst met zijn "anti-tweeling" terwijl er wel een foton ontstaat als hij met welk ander deeltje dan ook botst? Hoe gaat dat in zijn werk dan?

Nee, normaal maken een deeltje en een antideeltje WEL een foton als ze samen gaan. Alleen bij een quantumfluctuatie (vacuum -> deeltje + antideeltje -> vacuum) ontstaat er GEEN foton. Ze doen gewoon alsof er niets aan de hand was.

Daarom vraag ik me af: is er misschien iets vreemds aan de hand met een deeltje-antideeltje-paar dat uit een quantumfluctuatie is ontstaan...

Maar wat ik ook vreemd vind, is dat het deeltje (of antideeltje) dat in het zwarte gat valt, WEL de geleende energie opeist (van het zwarte gat), maar dat het deeltje dat ontsnapt dit NIET doet .

[Diadem]

Op donderdag 13 juni 2002 15:22 schreef MSalters het volgende:

Hey! Jij bent vast geen alpha!

Is mijn hypothese dat jij natuurkunde studeert of hebt gestudeerd juist? In dat geval verwelkom ik je in het illustere gezelschap van FCA, Lord Daemon, PhysicsRules en ondergetekende.

[Diadem]

Op donderdag 13 juni 2002 22:06 schreef Sandalf het volgende:

[..]

Nee, normaal maken een deeltje en een antideeltje WEL een foton als ze samen gaan. Alleen bij een quantumfluctuatie (vacuum -> deeltje + antideeltje -> vacuum) ontstaat er GEEN foton. Ze doen gewoon alsof er niets aan de hand was.

Daarom vraag ik me af: is er misschien iets vreemds aan de hand met een deeltje-antideeltje-paar dat uit een quantumfluctuatie is ontstaan...

Maar wat ik ook vreemd vind, is dat het deeltje (of antideeltje) dat in het zwarte gat valt, WEL de geleende energie opeist (van het zwarte gat), maar dat het deeltje dat ontsnapt dit NIET doet .

Ik moet dit eigenlijk overlaten aan de echte experts, maar ik ga stiekum toch proberen enige uitleg te geven.

Een deeltjespaar dat uit een quantumfluctuatie is ontstaan produceert dus inderdaad geen fotonen als het wordt geannihileerd. De energie die bij annihilatie vrijkomt wordt immers 'teruggegeven' aan het vacuüm, en is dus niet beschikbaar voor de creatie van fotonen.

Je moet eigenlijk naar golffuncties gaan kijken om het precies te kunnen uitleggen. Het loden-kogeltjes model is erg leuk, maar heeft zijn beperkingen.

golffuncties is echter helaas geen eerstejaars natuurkunde stof. Met andere woorden : Ik snap daar helemaal niets van.

Ga FCA maar om uitleg vragen dus

[PhysicsRules]

Op donderdag 13 juni 2002 22:06 schreef Sandalf het volgende:
Nee, normaal maken een deeltje en een antideeltje WEL een foton als ze samen gaan. Alleen bij een quantumfluctuatie (vacuum -> deeltje + antideeltje -> vacuum) ontstaat er GEEN foton. Ze doen gewoon alsof er niets aan de hand was.

Daarom vraag ik me af: is er misschien iets vreemds aan de hand met een deeltje-antideeltje-paar dat uit een quantumfluctuatie is ontstaan...

Maar wat ik ook vreemd vind, is dat het deeltje (of antideeltje) dat in het zwarte gat valt, WEL de geleende energie opeist (van het zwarte gat), maar dat het deeltje dat ontsnapt dit NIET doet .

De deeltjes die uit een quantum fluctuatie onstaan zijn idd geen gewone deeltjes, maar worden virtuele deeltjes genoemd.

Voor de verklaring van het gehele proces is Quantumveldentheorie voor nodig.

Daarbij is het volgende belangrijk: een antideeltje kan gezien worden als een deeltje dat terugbeweegt in de tijd.

Een annihilatie van een normaal deeltje-antideeltjes systeem kan dan gezien worden als een deeltje dat op bepaald moment van tijdsrichting verandert, onder het uitzenden van zijn dubbele energie. Daarna beweegt het dus terug in de tijd met Energie E-2E=-E. Het heeft dus een negatieve energie, maar omdat het terugbeweegt in de tijd is dat niet erg. want het gaat om E*t, wat altijd positief moet zijn. Dus negatieve energie met negatieve tijdsrichting is toegestaan.



Dit terugbewegende deeltje met energie -E noemen wij een antideeltje met energie E. Effectief zien we hier dus een annihilatie van en deeltje met zijn antideeltje.

Voor virtuele deeltjes is het anders. Bij een vacuum-bubbel, zoals het ook wel genoemd wordt, is er eigenlijk een deeltje in het rond aan het vliegen.



Netto is er niets aan de hand. Voor dat dit proces begint, en erna is E=0. De bubbel kan ook gezien worden als een deeltje en een antideeltje dat gecreeerd worden. Het antideeltje heeft wel degelijk "negatieve" energie.
Het is maar hoe je het bekijkt.

[Mx. Alba]

Op vrijdag 14 juni 2002 00:42 schreef Diadem het volgende:
Je moet eigenlijk naar golffuncties gaan kijken om het precies te kunnen uitleggen. Het loden-kogeltjes model is erg leuk, maar heeft zijn beperkingen.

*blink* lampje!!!

Maar natuurlijk!

Voor de creatie van dat deeltje en antideeltje wordt een soort van nulpuntsenergie gebruikt!

Stel dat je twee golven hebt die elkaar uitdoven omdat ze een exact tegengestelde fase hebben. Het lijkt of er helemaal niets is, maar die twee golven zijn er wel degelijk.

Het zelfde effect dus als twee precies tegenovergestelde krachten die op het zelfde punt werken. Het lijkt of er helemaal geen krachten werken, tot één van de twee krachten verandert.

Neem dus twee elkaar uitdovende golven, en trek die (op de een of ander manier) uit elkaar. Ploep, ze komen tevoorschijn alsof ze uit het niets komen.

Deeltjes zijn op quantumniveau ook te beschrijven als golven.

Als golven elkaar kunnen uitdoven, kunnen deeltjes elkaar dus ook uitdoven.

Als er zich overal "uitgedoofde" golven bevinden, bevinden zich dus ook overal "uitgedoofde" deeltjes.

Het ontstane deeltje en antideeltje hadden dus, gezien als golven, exact de zelfde eigenschappen, behalve dat ze een tegenovergestelde fase hadden. Op de één of andere manier gebeurt er iets waardoor aan de eigenschappen van één of beide van die uitgedoofde deeltjes iets verandert, waardoor ze elkaar niet meer uitdoven, en *poef*, uit het niets verschijnen twee deeltjes, of eigenlijk, een deeltje en een anti-deeltje.

Als die twee deeltjes weer bij elkaar komen, doven ze gewoon uit, zonder volgens e=mc² energie te produceren. Immers, ze worden niet geannihileerd. Ze worden niet omgezet in energie, maar ze doven elkaar uit.

Eureka!

[Confusion]

Reyn Eaglestorm schreef:
Voor de creatie van dat deeltje en antideeltje wordt een soort van nulpuntsenergie gebruikt!

In zoverre dat het deeltje en antideeltje dat ontstaan in hun grondtoestand (voorzover je daar voor ongebonden deeltjes van kan spreken) zitten en dus de nulpuntsenergie bezitten. De kans dat deeltjes in een aangeslagen toestand gecreeerd worden is ordes van grootte onwaarschijnlijker.

Als golven elkaar kunnen uitdoven, kunnen deeltjes elkaar dus ook uitdoven.

Om even een mogelijke volgende vraag voor te zijn: de golven strekken zich niet uit over de gehele ruimte. Ze hebben een bepaalde ruimtelijke uitgebreidheid, waarbuiten ze vrijwel 0 zijn. [Stel je een e ^{-x^2} voor, die gaat voor +- oneindig naar 0]
Hoe kan dit?
Het zijn eigenlijk golfpakketjes (d.w.z. een gelocaliseerde combinatie van golven: stel je een sinus voor, met daarbinnen een sinus met kortere periode, waarvan de amplitude overal begrensd is door de eerste sinus. Een deeltje bestaat uit een heleboel gesuperponeerde golven van verschillende frequenties, die slechts binnen een bepaald ruimtelijk gebied zodanig 'aan elkaar hangen' dat ze een voortbwegend golfpakket kunnen vormen) en de golfpakketjes doven elkaar uit. Het golfverschijnsel blijkt dus ook plaatselijk te zijn, wat een hele mooie prestatie van het formalisme is.

[Verdere mooie visualisatie van het gebeuren geknipt]

[Verwijderd]

Op vrijdag 14 juni 2002 11:36 schreef PhysicsRules het volgende:

[..]

De deeltjes die uit een quantum fluctuatie onstaan zijn idd geen gewone deeltjes, maar worden virtuele deeltjes genoemd.

Voor de verklaring van het gehele proces is Quantumveldentheorie voor nodig.

Daarbij is het volgende belangrijk: een antideeltje kan gezien worden als een deeltje dat terugbeweegt in de tijd.

Een annihilatie van een normaal deeltje-antideeltjes systeem kan dan gezien worden als een deeltje dat op bepaald moment van tijdsrichting verandert, onder het uitzenden van zijn dubbele energie. Daarna beweegt het dus terug in de tijd met Energie E-2E=-E. Het heeft dus een negatieve energie, maar omdat het terugbeweegt in de tijd is dat niet erg. want het gaat om E*t, wat altijd positief moet zijn. Dus negatieve energie met negatieve tijdsrichting is toegestaan.

[afbeelding]

Dit terugbewegende deeltje met energie -E noemen wij een antideeltje met energie E. Effectief zien we hier dus een annihilatie van en deeltje met zijn antideeltje.

Voor virtuele deeltjes is het anders. Bij een vacuum-bubbel, zoals het ook wel genoemd wordt, is er eigenlijk een deeltje in het rond aan het vliegen.

[afbeelding]

Netto is er niets aan de hand. Voor dat dit proces begint, en erna is E=0. De bubbel kan ook gezien worden als een deeltje en een antideeltje dat gecreeerd worden. Het antideeltje heeft wel degelijk "negatieve" energie.
Het is maar hoe je het bekijkt.

Bedankt voor je uitleg! Erg verhelderend.

Laat ik dit nu eens toepassen op het onderwerp van dit topic. Als het anti-deeltje (dat met negatieve energie terugreist in de tijd) binnen de waarnemingshorizon van het zwarte gat valt, dan valt dit deeltje het zwarte gat in, maar in feite komt het deeltje juist UIT het zwarte gat, omdat het terug reist in de tijd .

Je kan het dus op 2 manieren zien:
Het deeltje ontsnapt en er valt een deeltje met negatieve energie, terugreizend in de tijd, in het zwarte gat.
Of er komt een deeltje UIT het zwarte gat, dwars door de waarnemingshorizon. Dit verklaart dus precies de eerder genoemde Hawking straling!

Wat ik me nu afvraag is het volgende: Wat gebeurt er als het andere deeltje binnen de waarnemingshorizon valt? Krijg je dan niet precies het tegenovergestelde? Namelijk een deeltje dat juist IN het zwarte gat valt? En een vaag virtueel deeltje dat al terugreizend in de tijd op zoek is naar een plaats waar het vandaan gekomen moet zijn, om zo zijn negatieve energie weer kwijt te raken?

Het probleem is dan alleen dat dit effect ongeveer even groot moet zijn als het bovengenoemde effect... Dus waarom is het dan TOCH zo dat het zwarte gat verdampt?

[Confusion]

Sandalf schreef:
Als het anti-deeltje (dat met negatieve energie terugreist in de tijd)

Het is wel even belangrijk om op te merken dat het in het kader van berekeningen en conceptueel begrip handig is om te spreken van een deeltje met negatieve energie dat terugreist in de tijd, maar dat er geen 'vrije' deeltjes bestaan met negatieve energie die terugreizen in de tijd
Het deeltje dat overblijft, zij het het 'gewone deeltje' of het antideeltje, heeft positieve energie en reist voorwaarts in de tijd.
Bij een vacuumfluctuatie is energie 2E betrokken en het resultaat is dat het zwarte gat energie E verliest aan een uitgezonden deeltje. Nu zou je denken dat dit goed werd gemaakt doordat het anti-deeltje annihileert in het zwarte gat, maar dat is dus niet zo, aangezien het zwarte gat ook anti-deeltjes uitspuugt. Echter, een anti-deeltje annihileert later buiten het zwarte gat met een gewoon deeltje, resulterend in wat fotonen (echte deeltjes die annhileren zenden fotonen uit, in tegenstelling tot virtuele deeltjes). Het energieverlies van het zwarte gat ontstaat in feite doordat de virtuele deeltje 'echt' worden gemaakt, niet doordat een anti-deeltje in het zwarte gat met een gewoon deeltje annihileert. _Waarom_ dit kan weet ik niet. Daarvoor moet je de quantumveldentheorie in en daarvan is mijn kennis nagenoeg 0

NB. Of een deeltje een 'gewoon' of een anti is, is net zo betekenisvol als het 'groen', 'blauw' of 'rood' zijn van een quark. Het is een door ons toegekende eigenschap en het is wat ongelukkig dat wij anti-deeltjes als een vreemde eend in de bijt beschouwen. Er is niets vreemd aan anti-deeltjes

[Mx. Alba]

Op zaterdag 15 juni 2002 15:36 schreef Fused het volgende:
NB. Of een deeltje een 'gewoon' of een anti is, is net zo betekenisvol als het 'groen', 'blauw' of 'rood' zijn van een quark. Het is een door ons toegekende eigenschap en het is wat ongelukkig dat wij anti-deeltjes als een vreemde eend in de bijt beschouwen. Er is niets vreemd aan anti-deeltjes

Behalve dat anti-deeltjes een kortere halfwaardetijd hebben.

Maar hoe moet ik me dat eigenlijk voorstellen? Antideeltjes 'vergaan' sneller dan 'gewone' deeltjes, waardoor er in het unversum een overschot aan 'gewone' deeltjes is. Maar hoe kan een deeltje (of een anti-deeltje for that matter) zomaar vergaan?

[brammus]

Over verval gesproken: Hoe moet ik dat dan nu interpreteren?
Ik heb geleerd dat bijv. C14 vervalt naar C12, maar die C12 kan dan ook weer vervallen tot een ander element?
Of vervalt deze tot nix

Of gaat het verval-verhaal in deze context niet op voor atomen, maar voor kleinere deeltjes

vragen vragen... Feeeeeed meeeee!

[Christiaan]

Even een totaal onzinnige reactie van Loona35 verwijderd die kennelijk vond dat je W&L kunt gebruiken voor test posts. Dat soort reacties wil ik hier niet meer zien. Bovendien even de opmerking van Brammus daarover weggehaald zodat er straks geen verder replies op deze actie komen.

[Verwijderd]

Over verval gesproken: Hoe moet ik dat dan nu interpreteren?
Ik heb geleerd dat bijv. C14 vervalt naar C12, maar die C12 kan dan ook weer vervallen tot een ander element?
Of vervalt deze tot nix

Of gaat het verval-verhaal in deze context niet op voor atomen, maar voor kleinere deeltjes

C12 is stabiel: Het is de koolstofvorm waaruit je voor een groot deel bent opgebouwd. Die vervalt dus niet spontaan verder. Maar idd, het gaat hiet niet over het verval van atomen maar over het verval van echt elementaire deeltjes, wat toch iets anders is

[FCA]

Op maandag 17 juni 2002 09:35 schreef brammus het volgende:
Over verval gesproken: Hoe moet ik dat dan nu interpreteren?
Ik heb geleerd dat bijv. C14 vervalt naar C12, maar die C12 kan dan ook weer vervallen tot een ander element?
Of vervalt deze tot nix

Of gaat het verval-verhaal in deze context niet op voor atomen, maar voor kleinere deeltjes

vragen vragen... Feeeeeed meeeee!

C14 vervalt niet tot C12 volgens mij, het zal eerder volgens een beta- vervalproces naar stikstof-14 vervallen, maar dat terzijde.
Kleine deeltjes, zoals neutronen e.d. vervallen ook, onder uitzending van andere deeltjes. Zo vervalt een neutron, onder uitzending van een elektron en een anti-electron-neutrino naar een proton.
Precies hetzelfde proces als verantwoordelijk is voor het verval van C14 naar N14 trouwens, maar dat terzijde.

Je moet je dit voorstellen als volgt: Het deeltje dat vervalt heeft een hoge energiewaarde, en er zijn deeltjes die lichter zijn, en volgens de behoudswetten gevormd kunnen worden. Dan zal dat deeltje vervallen, en hoe groter het energie verschil is, hoe sneller het vervalt.
Behoudswetten zijn bijvoorbeeld behoud van lading, behoud van lepton getal (=aantal elektronen en elektron-neutrino's)

Daarom valt een neutron uiteenvallen in een proton en een elektron en een anti-elektron neutrino.
Energiebehoud: vervallende deeltjes zijn lichter dan oorspronkelijke deeltje.
Ladingbehoud: +1 -1 = 0
Lepton behoud: elektron +1, anti-elektron neutrino -1 = 0
Baryongetal behoud: neutron en proton baryon getal 1, elektron en neutrino's 0.

[PhysicsRules]

Ben met vakantie, moet dus de rest van de topic missen. Hou het nog ff 2 weken vol