Vom frühen Universum ins Labor Mini Black-holes Vom frühen Universum ins Labor Image by Space.com

Mini Black-holes – Eine kurze Übersicht Primordiale Schwarze Löcher Schwarze Löcher im Labor

1. Primordiale Schwarze Löcher Entstehung in der post-inflationären Ära (ca. 5*10-24 sec. nach dem Urknall) Sie konnten nur in Gebietet mit überdurchschnittlich hoher Dichte entstehen. Dichtefluktuationen in großen Skalen hat WMAP nachgewiesen, in kleineren Skalen nur Spekulation. Die Masse liegt im Bereich zwischen der Planck-Masse (10-8kg) und 1015kg , dies ist ungefähr die Masse einen Berges auf der Erde. Die Größe liegt im Bereich zwischen der Planck-Länge (10-35m) und 10-12m . Zum Vergleich, der Durchmesser eines freien Protons beträgt 1,7*10-15m . Es handelt sich also um ein subatomares Gebilde.

Könnten Keimzellen größerer Schwarzer Löcher sein, die zur Entstehung der Galaxien geführt haben Zerfall durch Hawkingstrahlung antiproportional zur Masse, daher zerstrahlen Mini Schwarze Löcher sehr schnell. Wenn Masse unter etwa 1000 Tonnen fällt, explodiert das Schwarze Loch. Primordiale Schwarze Löcher mit einer Anfangsmasse von 1012kg haben eine Lebensdauer von ca. 1010 Jahren, was dem derzeitigen Alter des Universums entspricht, daher möglicherweise Explosionen messbar. Eine andere Theorie besagt, dass die Hawking-Strahlung nur für große Massen zutreffend ist, daher ist es möglich, dass Löcher mit Massen unter 1000 Protonenmassen stabil bleiben. Stichwort: Relikte

2. Schwarze Löcher im Labor Überlegung: Teilchen die mit extrem hohen Energien auf einander Treffen können ein Schwarzes Loch erzeugen Abschätzung: Am LHC wird es möglich sein ein Proton mit bis zu 7 TeV zu beschleunigen. Nach E=m*c2 folgt daraus eine Masse von 10-23 kg. Unter der Annahme, dass die maximale quantenmechanische Auflösung bei diesen Energien bei 10-19m liegt, ergibt sich daraus eine maximale Dichte, beim Zusammenstoß 2er Protonen, von 1034kg/m3 . Problem: Um das kleinste mögliche Schwarze Loch zu erzeugen muss die Dichte mindestens der Planck-Dichte (5*1096kg/m3) entsprechen.

Don´t Panic

Lösung: Stringtheorie mit LXD´s Möglicherweise 7 Extradimensionen LXD`s mit längen bis zu einigen Mikrometern Elementarteilchen bilden Schleifen (Strings) nur Gravitonen sind geschlossen Daraus folgt: Gravitation nimmt bei kleinen Abständen viel stärker zu Dem künstlich erzeugten Schwarzen Loch steht also theoretisch nichts mehr im Wege!!!

Schwarze Löcher in der Erdatmosphäre Harte kosmische Hintergrund Strahlung (Protonen und Atome mit Energien von bis zu 109 TeV) könnten in der Erdatmosphäre bis zu 100 Mini Schwarze Löcher pro Jahr erzeugen. Bein Zerfall entstehen sämtliche Partikelsorten, mit hohen Energien Zerfallsprodukte können vielleicht bald am Auger-Observatorium in Argentinien und am Fly´s-Eye-Observatorium in Utha/USA gemessen werden.

LHC - ALICE, ATLAS und CMS LHC (Large Hadron Collider) Inbetriebnahme ca. Ende August 2007 Supraleiter erzeugen Magnetfeld Umfang 27 km 5 große Experimente: ALICE ATLAS CMS LHCb TOTEM

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) Hier werden vor allem größere Kerne (Bleiionen) zur Kollision gebracht Daher Mini Schwarze Löcher unwahrscheinlich Forschung am Quark-Gluonen-Plasma, Simulation der Zeit unmittelbar nach dem Urknall

ATLAS (A Toroidal LHC AparatuS ) Proton-Antiproton und Elektron-Antielektron Kollisionen Produktion von Mini Schwarzen Löchern möglich Suche nach dem Higgs-Boson und Forschung an Quarks und Leptonen

CMS (Compact Muon Solenoid) Kollision von Protonen bei bis zu 14 TeV Messung der entstehenden Elektronen, Photonen und Myonen Entdeckung von Schwarzen Löchern möglich Erforschung von SuSy-Teilchen und Suche nach Higgs-Boson

Energie aus Schwarzen Löchern Der Relikt-Konverter Schwarze Löcher unter 1000 Protonenmassen möglicherweise stabil Es bleiben beim Zerfall von Mini Schwarzen Löchern Relikte übrig Da mit 70% Wahrscheinlichkeit geladen, kann es eingefangen werden Speist man dieses Relikt nun wieder mit Materie so gibt die Materie zunächst ihre kin. Energie bei der Akkretion ab, nun steigt die Masse des Mini Schwarzen Lochs, sodass es wieder Hawking-Strahlung aussendet Umwandlungseffizienz läge Möglicherweise bei bis zu 90%

Denkanstöße

Quellen „Schwarze Löcher im Labor“ von B. J. Carr und S. B. Giddings Spektrum der Wissenschaft Ausgabe: September 2005 „Schwarze Löcher im Labor“ von M. Bleicher und H. Stöcker Forschung Frankfurt Ausgabe: 4/2006 „Mini Black Holes in the first year of the LHC“ von H. Stöcker http://www.mpe.mpg.de/~amueller/index.html www.cern.ch (mit Links zu ALICE, ATLAS und CMS) Wikipedia