Schwarzes-Loch-Analogon

Ein Schwarzes-Loch-Analogon ist ein von William Unruh 1981 eingeführtes Modell, das die Vorgänge in einem Schwarzen Loch in Form eines Analogons abbilden soll. Insbesondere soll so die Erforschung eines Phänomens ermöglicht werden, das aufgrund seiner Eigenschaften nicht direkt beobachtbar (nämlich „schwarz“) ist.

Einfaches Beispiel

Zur Veranschaulichung mag folgendes, stark vereinfachtes (und daher nicht ganz zutreffendes) Beispiel dienen: In einer Badewanne werden Fische ausgesetzt, die mit einer Maximalgeschwindigkeit von x km/h schwimmen können. Nun wird der Stöpsel gezogen, so dass am Abfluss ein Strudel entsteht, der mit einer Höchstgeschwindigkeit von y km/h das Wasser abfließen lässt. Die Abflussgeschwindigkeit nimmt mit dem Abstand vom Abfluss ab. Wenn y nun höher als x ist, können Fische, die dem Abfluss zu nahe kommen, dem Sog nicht mehr entkommen, da sie langsamer schwimmen als der Strudel sich bewegt, und werden hinaus gespült. Die Grenze, an der die Abflussgeschwindigkeit gleich der maximalen Schwimmgeschwindigkeit der Fische entspricht, wäre analog zum Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs. Fische, die diese Grenze überschreiten, haben keine Möglichkeit mehr zu entkommen.^[1]

Akustisches Schwarzes-Loch-Analogon

Unruh hat ein akustisches Analogon zum Schwarzen Loch entworfen. In Flüssigkeiten soll es verschiedene Fließgeschwindigkeiten geben, die räumlich getrennt entweder schneller oder langsamer als die Schallgeschwindigkeit sind. Die Grenze wäre wiederum entsprechend zum Ereignishorizont. Geräusche, die in dem Bereich der höheren Geschwindigkeit entstehen, wären somit im anderen Bereich nicht hörbar. Unruh bezeichnete sein Modell als Sonic black hole. Ein einheitlicher Begriff hat sich im deutschen bislang nicht durchgesetzt, gelegentlich wird von Stummen Löchern und ihren Gegenstücken, den Tauben Löchern^[2] gesprochen.

Im Juni 2009 gelang es Wissenschaftlern am Technion in Haifa ein wesentlich komplexeres Analogon in einem Bose-Einstein-Kondensat anstatt in Wasser zu erzeugen^[3]. Ziel war es, die sogenannte Hawking-Strahlung nachzuweisen, was aber zunächst nicht gelang^[4].

Optisches Schwarzes-Loch-Analogon

Der deutsche Physiker Ulf Leonhardt stellte 2008 ein Modell eines optischen Schwarzes-Loch-Analogons vor. Mithilfe von optischen Fasern führte er Experimente durch, in denen auch Analoga zur Hawking-Strahlung beobachtet wurden.

Einzelnachweise

1. ↑ Dies dient nur der Veranschaulichung, natürlich können die Fische entkommen indem sie quer zur Fließgeschwindigkeit fort schwimmen.
2. ↑ Entsprechend dem Weißen Loch in der Astrophysik.
3. ↑ Siehe Bericht der Fakultät für Physik an der Universität Wien hier
4. ↑ Vgl. diese umfangreichere Darstellung in englischer Sprache.

Weblinks

• Dokumentation des Experiments in englischer Sprache (PDF-Datei; 198 KB).