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Laser aus Schwarzen Löchern Hawking-Strahlung nachgebaut

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So könnte ein Schwarzes Loch im Weltall aussehen.

(Foto: picture alliance / dpa)

Die Vorstellung von Schwarzen Löchern, die alles verschlingen, fasziniert. Dass es darin auch etwas anderes gibt, sagt der bekannte Physiker Stephen Hawking. Um seine Theorie zu stärken, bauen Forscher eine Anordnung im Labor auf.

Eine Art Laser aus Schwarzen Löchern im Labor bietet neue Möglichkeiten zur Untersuchung der extrem schwer nachweisbaren Hawking-Strahlung. Der israelische Physiker Jeff Steinhauer vom Technion (Israel Institute of Technology) in Haifa stellt sein Laborexperiment im Fachblatt "Nature Physics" vor. Seine Technik könnte neue Wege eröffnen, die postulierte, aber bislang nicht bei echten Schwarzen Löchern im Weltall nachgewiesene Hawking-Strahlung zu erforschen.

Der britische Astrophysiker Stephen Hawking hatte 1974 gezeigt, dass Schwarze Löcher doch keine reinen Einbahnstraßen sind. Zwar kann grundsätzlich nicht einmal Licht einem Schwarzen Loch entkommen. Doch eine Kombination von Quantenphysik und Relativitätstheorie erlaubt es einer schwachen Strahlung, nach außen zu gelangen. Das Problem mit dieser sogenannten Hawking-Strahlung: Sie ist viel zu schwach, um sie unter normalen Umständen nachweisen zu können.

Modelle fürs Labor

Physiker haben daher Analogien ersonnen, um im Labor Hawking-Strahlung simulieren und untersuchen zu können. Sie nutzen dazu unter anderem Schallwellen in Flüssigkeiten. Steinhauer hat dabei nun eine Art Laser aus einem Schwarzen und einem Weißen Loch gebaut. Während ein Schwarzes Loch alles verschluckt, kann in ein Weißes Loch nichts eindringen – alles wird reflektiert. Tatsächlich nehmen Astrophysiker an, dass es im Inneren mancher Schwarzen Löcher eine derartige Barriere geben könnte.

Steinhauer schuf die nötigen Barrieren in einer Quantenflüssigkeit mit variabler Fließgeschwindigkeit. Dort, wo die Fließgeschwindigkeit über die Schallgeschwindigkeit steigt, kann eine gegen den Strom laufende Schallwelle nicht mehr passieren. Und eine mit dem Strom laufende Schallwelle wird verschluckt, ohne dass sie jemals wieder in ihre Herkunftsrichtung entkommen könnte.

Schallwellen verstärken sich

Auf diese Weise verstärken sich Schallwellen zwischen diesen beiden Barrieren wie in einem Laser selbst. Entsteht nun an einer der Barrieren das akustische Äquivalent zur Hawking-Strahlung, schaukelt sie sich auf und wird dadurch leichter nachweisbar. Das ist genau, was Steinhauer beobachtet hat. Tatsächlich konnte er auch Schallwellen nachweisen, die dem Schwarze-Löcher-Laser entkommen waren, wie es auch bei der Hawking-Strahlung von Schwarzen Löchern im Kosmos postuliert wird.

Sein Laser biete nun nicht nur neue Möglichkeiten, die Eigenschaften der Hawking-Strahlung in einem Modellsystem genauer zu erforschen, schreibt Steinhauer. Das Experiment zeige auch einen möglichen Weg auf, in das Innere eines Schwarzen Lochs zu spähen. Denn sollte doch jemals laserartige Hawking-Strahlung von einem Schwarzen Loch im Kosmos beobachtet werden, lege dies die Existenz eines inneren weißen Horizonts in dem Schwarzen Loch nahe, durch den sich der Laser erst bildet. Zudem biete die im Experiment verwendete Technik die Möglichkeit, weitere Schwerkraftphänomene mit akustischen Analogien im Labor zu erforschen, betont Steinhauer. So könne sich auf diese Weise etwa die Ausdehnung des jungen Universums simulieren lassen.

Quelle: n-tv.de, jze/dpa

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