CERN - Auf der Suche nach den kleinsten Teilchen
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31.03.2010 um 15:34ist halt immer so - wenn die Theoretiker mit der logik nicht mehr weiter kommen dann fangen sie an mit ihrem unlogischen Wortkonstrukten
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31.03.2010 um 15:35felixmerk schrieb:ist halt immer so - wenn die Theoretiker mit der logik nicht mehr weiter kommen dann fangen sie an mit ihrem unlogischen Wortkonstruktenund jetzt müsste man nur noch wissen was du damit aussagen willst.
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31.03.2010 um 15:48zuerst heisst es - wir sind alle so aufgeregt und wir wissen nicht genau was passiert - und dann heisst dass wieder ihr habt doch alle keinen Durchblick um zu verstehen dass da nichts passieren kann .....
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31.03.2010 um 15:58Gestern hat Rössler noch eine Mail an den CERN Direktor geschrieben.
Lieber Herr Heuer:
Ich erfahre, dass Sie heute nacht oder morgen früh starten wollen trotz der öfffentlichen Tatsache, dass Sie keine mathematische Widerlegung meiner Gefahrentheoreme nachweisen können. Obwohl eine wissenschaftliche Sicherheitskonferenz zur Klärung unter Einbeziehung des die Gefahrentheoreme vorgelegt habenden Warners nur wenige Tage brauchen würde, um ein der Welt vorlegbares Entwarnungsergebnis zu erzielen, falls das möglich ist.
Meinen Sie nicht, dass es klüger wäre, diese wenigen Tage zu warten, als bewusst in Kauf zu nehmen, dass jemand Ihr Verhalten als Gewaltanwendung definieren könnte? Oder dass sogar alle Menschen das auf einmal nicht anders sehen könnten?
Bitte, sprechen Sie mit mir – unter Einbeziehung Ihrer Mitarbeiterin Frau Warmbein, die sich am Telephon wacker für Sie geschlagen hat. Mit dem Argument, dass sie Ihnen und den anderen Konsensträgern am CERN “vertraut”. Das ehrt sie und vermutlich alle anderen Mitarbeiter und Verbündeten des CERN weltweit.
Leider ersetzt es aber keinen fehlenden Beweis, dass die vorgelegten Gefahrennachweise widerlegt wären. Wie Sie wissern, ist mir nichts wichtiger, als widerlegt zu werden. Sobald das der Fall ist, bin ich mehr auf Ihrer Seite als Sie selbst.
Aber auch Ihre Mitarbeiterin hat ein Recht zu erfahren, ob nun Sie oder ich gelogen haben. Ebenso wie die ganze Welt. Ich bitte um Widerlegung. Sie verzichten bisher darauf und ersetzen sie durch Glaubensbekenntnisse. Das ist mittelaterlich und islamistisch in einem missverstandenen bösen Sinn.
Was für ein Beispiel geben Sie damit der ganzen Welt? Als letzte Tat Europas, bevor es allen Kredit verloren hat?
Also: Bitte rufen Sie mich heute abend noch an (+43-7071-…….). Und glauben Sie mir endlich, dass ich Sie gern habe, Sie Blödmann.
Als Älterer darf ich das sagen.
Herzlich Ihr
Otto E Rössler
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31.03.2010 um 16:01...das war ein sehr lieber Brief - aber ich glaub Herr Heuer hat sich nicht umstimmen lassen
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31.03.2010 um 16:03Ich glaube, Rösslers E-Mails landen sowieso sofort im Spamordner.
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31.03.2010 um 16:07Vermutlich nicht ;)
Solche Briefe trudeln da leider täglich zu Hunderten ein und wenn Herr Heuer sich näher damit befassen würde, bräuchte man jemanden Anderen, der seine sonstigen Aufnahmen übernimmt. Dann würden natürlich all diese Briefe an die neue Person gerichtet und und das Ganze ging von vorne los.
Solche Briefe trudeln da leider täglich zu Hunderten ein und wenn Herr Heuer sich näher damit befassen würde, bräuchte man jemanden Anderen, der seine sonstigen Aufnahmen übernimmt. Dann würden natürlich all diese Briefe an die neue Person gerichtet und und das Ganze ging von vorne los.
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31.03.2010 um 16:11kann ja sein das Herr Heuer über den Brief garnicht informiert wurde > aber Prof. Rössler
ist ja nicht irgendeiner sondern eigentlich eher eine wichtige Persöhnlichkeit
ist ja nicht irgendeiner sondern eigentlich eher eine wichtige Persöhnlichkeit
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31.03.2010 um 16:23felixmerk schrieb:zuerst heisst es - wir sind alle so aufgeregt und wir wissen nicht genau was passiert - und dann heisst dass wieder ihr habt doch alle keinen Durchblick um zu verstehen dass da nichts passieren kann .....Oh jeh.
Im ersten Fall bezieht sich das auf das Ergebniss des Versuches, im zweiten Fall auf den Weltuntergang. Der Weltuntergang ist nun mal kein zu erwartender Ausgang des Versuches, was aber trotzdem nicht ausschließt das man das Ergebnis des Versuches im Detail nicht kennt.
Z.B. ich mache folgenden Versuch.: Eine mir unbekannte Person unbekannter körperlicher Verfassung soll einen Weitsprung ausführen. Das Ergebniss des Weitsprunges ist mir im Vorhinein nicht bekannt, ich kann aber trotzdem mit Sicherheit ausschließen das sie über den Atlantik bis nach New York springt.
Sollte eigentlich klar sein, aber bei dem Thema wollen ja einige Leute nicht mal die einfachsten Sachverhalte akzeptieren. Und das alles nur weil einige Zeitungen ihre Auflage mit dem Weltuntergangsgewürz steigern wollten.
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31.03.2010 um 16:29@felixmerk
Mag ja sein... aber eine wichtige Persönlichkeit ist und wer nicht, liegt ja immer auch Stück weit im Auge des Betrachters.
Für Herrn Heuer scheint der Name allein jedenfalls nicht genug gewesen zu sein, wenn man die Anstrengungen von Herrn Rössler bedenkt, die er selbst erwähnt... Ich weiß jetzt auch gerade nicht, ob hier schon "Vorgänger-Briefe" davon gepostet wurden, weil ich mir nicht jede der letzten 141 Seiten angeschaut habe.
Aber im Endeffekt lag es wohl an Rössler, zu BEWEISEN, dass eine echte Gefahr besteht, was er - wie jeder andere - offenbar nicht geschafft hat... es ist nicht die Aufgabe der CERN-Verantwortlichen, zu beweisen, dass die Ideen von anderen Menschen NICHT zutreffen, sondern genau anders herum.
Aber das Ganze hat sich in soweit ja erledigt, denn gestern sind einige Teilchen kollidiert und wir sind immer noch da; ganz offenbar entsteht dabei kein kleines schwarzes Loch und offenbar sind auch alle gegenteiligen Behauptungen und Befürchtungen - bewiesener Maßen - zwar nicht unbedingt bekloppt, aber die treffen auch einfach nicht zu ;)
Mag ja sein... aber eine wichtige Persönlichkeit ist und wer nicht, liegt ja immer auch Stück weit im Auge des Betrachters.
Für Herrn Heuer scheint der Name allein jedenfalls nicht genug gewesen zu sein, wenn man die Anstrengungen von Herrn Rössler bedenkt, die er selbst erwähnt... Ich weiß jetzt auch gerade nicht, ob hier schon "Vorgänger-Briefe" davon gepostet wurden, weil ich mir nicht jede der letzten 141 Seiten angeschaut habe.
Aber im Endeffekt lag es wohl an Rössler, zu BEWEISEN, dass eine echte Gefahr besteht, was er - wie jeder andere - offenbar nicht geschafft hat... es ist nicht die Aufgabe der CERN-Verantwortlichen, zu beweisen, dass die Ideen von anderen Menschen NICHT zutreffen, sondern genau anders herum.
Aber das Ganze hat sich in soweit ja erledigt, denn gestern sind einige Teilchen kollidiert und wir sind immer noch da; ganz offenbar entsteht dabei kein kleines schwarzes Loch und offenbar sind auch alle gegenteiligen Behauptungen und Befürchtungen - bewiesener Maßen - zwar nicht unbedingt bekloppt, aber die treffen auch einfach nicht zu ;)
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31.03.2010 um 16:32man sollte nen ausweichthread im konspirationsbereich erstellen wo dann einige weiter fantasieren können
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31.03.2010 um 16:33@gunslinger
gunslinger schrieb:Aber im Endeffekt lag es wohl an Rössler, zu BEWEISEN, dass eine echte Gefahr besteht, was er - wie jeder andere - offenbar nicht geschafft hat... es ist nicht die Aufgabe der CERN-Verantwortlichen, zu beweisen, dass die Ideen von anderen Menschen NICHT zutreffen, sondern genau anders herum.Das Problem liegt wohl daran das man VOR dem Experiment, weder das eine noch das andere BEWEISEn kann, da das dafür notwendige Verständnis ja erst durch diese Experimente aufgebaut werden muss. Man kann also NUR eine Gefahrenabschätzung machen, was ja auch gemacht wurde, indem man extrapoliert was es alles für Konsequenzen hätte wenn die Vorbehalte stimmen würden. Das hat man gemacht und man hat keine in sich zusammenfallende Neutronensterne etc. gefunden und geht deshalb eben davon aus das die Vorbehalte nicht stimmen. Aber BEWEISEN kann man jetzt (in Zukunft wohl schon) es trotzdem nicht, man kann nur argumentieren.
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31.03.2010 um 16:34@UffTaTa
So einfach wie Du das jetzt wieder mit dem Hochspringer erklähren möchtest ist es aber nicht - das zeigt doch auch gerade der Brief von Prof. Rössler den celladoor freunlicherweise oben eingesetzt hat .....
So einfach wie Du das jetzt wieder mit dem Hochspringer erklähren möchtest ist es aber nicht - das zeigt doch auch gerade der Brief von Prof. Rössler den celladoor freunlicherweise oben eingesetzt hat .....
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31.03.2010 um 16:35@gunslinger
gunslinger schrieb:Aber das Ganze hat sich in soweit ja erledigt, denn gestern sind einige Teilchen kollidiert und wir sind immer noch da;Das stimmt jetzt aber auch nicht, da diese Mini-SLs (so sie es den geben würden) ja eine ziemlich lange Zeit lang so klein bleiben, das sie makroskopisch nicht in Erscheinung treten. Dieser Zeitraum liegt irgendwo zwischen Wochen und Jahrzehntausende.
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31.03.2010 um 16:37@felixmerk
Ich habe deine mangelnde Argumentation aufgezeigt und mich nicht mit den, längst nicht so dummen (sorry für die Wortwahl, aber so ist es nun mal ) Argumenten der Kritiker des Experimentes auseinander gesetzt.
Ich habe deine mangelnde Argumentation aufgezeigt und mich nicht mit den, längst nicht so dummen (sorry für die Wortwahl, aber so ist es nun mal ) Argumenten der Kritiker des Experimentes auseinander gesetzt.
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31.03.2010 um 16:43gunslinger schrieb:es ist nicht die Aufgabe der CERN-Verantwortlichen, zu beweisen, dass die Ideen von anderen Menschen NICHT zutreffen, sondern genau anders herum.Genau meine Meinung... schließlich müssen, wenn n Haus in der Innenstadt gesprengt wird und die Anwohner Schäden fürchten, die Sprengmeister auch nicht beweisen können, dass nichts passiert. Schließlich gibt es in der weiten weiten weiten Stadt ja auch noch andere Häuser und die gibts schon voll lange und so und da gibts ja auch überall Erschütterungen durch grunben und so und trotzdem stehen die noch und so und das ist ja voll der Beweis, dass so n kleiner Rumms auch gar nix macht und so also alle die was anderes sagen sind doof, so und jetzt weisste Bescheid und so!!!
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31.03.2010 um 16:45In den Monaten vor dem geplanten Start des LHC im September 2008, wurden in einigen Medien Stimmen laut, die mit dem LHC gravierende Befürchtungen verknüpfen. So wird von manchen prognostiziert, dass während dem Betrieb des LHC, kleine Schwarze Löcher entstehen würden, die in Folge wachsen und schliesslich den gesamten Planeten Erde vernichten könnten.
Solcherlei Diskussionen über mögliche Katastrophenszenarios durch Teilchenbeschleuniger, gab es schon vor einigen Jahren, vor dem Start des Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) in New York. Allerdings in eher kleinem Rahmen, welcher von den Medien damals kaum wahrgenommen wurde. Ein vom Brookhaven National Laboratory beauftragtes Komitee untersuchte damals die Befürchtungen und kam zu dem Schluss, dass sie wissenschaftlich nicht haltbar seien. Der RHIC-Beschleuniger wurde daraufhin im Jahr 2000 in Betrieb genommen.
Die Diskussion zu Katastrophenszenarien in Bezug zum LHC, insbesondere der angeblichen Gefahr durch Schwarze Löcher, wurde von einigen Medien dagegen geradezu ausgeschlachtet. Das mediale Interesse liegt dabei aber wohl weniger bei der seriösen Vermittlung physikalischer Zusammenhänge, als vielmehr an den guten Verkaufszahlen von Weltuntergangsszenarien.
Im Zuge der Diskussion über mögliche Gefahren des LHC auf Mensch und Umwelt und die diesbezügliche rechtliche Lage, wurde auch die Schweizer Regierung zu einer Stellungsnahme gebeten.
Das hab ich gerade bei CERN auf der HP gefunden und erklärt einige Fragen in Bezug auf die SL doch ganz gut. Meiner Meinung nach ist die Gefahr einer Verstrahlung durch austretende Radioaktivität höher als die Enstehung eines schwarzen Lochs
Möglichkeiten zur Erzeugung von MBH's
Die Möglichkeit, dass bei den Teilchenkollisionen am LHC mikroskopische Schwarze Löcher, sog. MBH's (micro black holes) entstehen könnten, ist unwahrscheinlich, aber nicht völlig ausgeschlossen.
Dass grosse Schwarze Löcher im Weltall existieren, ist zwar heute relativ gut belegt, aber dennoch können sie nicht direkt nachgewiesen werden. Da dieses Phänomen so gut wie keine Strahlung ausssendet, sind grosse Schwarze Löcher nur indirekt durch ihre gravitative Wirkung auf die, in unmittelbarer Nähe zum Schwarzen Loch gelegenen, beobachtbaren Objekte (z.B. Sterne) nachweisbar. So werden Schwarze Löcher in der Astronomie dadurch identifiziert, dass ein Stern in engem Abstand um ein offenbar sehr schweres Zentrum rotiert, ohne dass dieses Zentrum selbst sichtbar wäre.
Falls Schwarze Löcher im Weltall existieren, bedeutet das aber nicht zwingend, dass auch kleinere Schwarze Löcher erzeugbar sind. Denkbar ist im Prinzip, dass zwei im Beschleuniger aufeinander geschossene Teilchen, aufgrund der hohen Energie, ihre gegenseitige Abstossung überwinden und sich so nahe kommen, dass schliesslich ihre gravitative Anziehung überwiegt und ein mikroskopisches schwarzes Loch entsteht. Die physikalische Standardtheorie sagt jedoch voraus, dass dies erst ab einer Mindestenergie, der sog. Planck-Energie möglich ist. In der konventionellen Theorie liegt diese Mindestenergie bei 1016 TeV. Also rund 1 Billiarde mal höher als der Energiebereich in den der LHC vorstossen kann.
Es könnte aber auch sein, dass diese Energieuntergrenze kleiner ist, als aus der Standardtheorie hervorgeht. Einige Varianten von Stringtheorien sagen, durch die Annahme höher dimensionaler Räume, eine deutlich niedrigere Grenze für die Planck-Energie voraus. Die Vorhersage dieser Grenze läge bereits bei einigen Tera-Elektronenvolt. Sollte dies zutreffen, so könnten am LHC im Sekundentakt MBH's produziert werden.
Andere Physiker hingegen, kritisieren die Stringtheorie dafür, dass sie ein reines formal-mathematisches Gedankengebäude sei, das nicht falsifizierbar sei, bzw. keine experimentell überprüfbaren Vorhersagen mache. Wenn die Theorie höherer Dimensionen des Raumes falsch wäre, dann wäre in der Folge auch die Produktion Schwarzer Löcher im LHC mit grosser Sicherheit auszuschliessen.
Eine künstliche Erzeugung von MBH's mit Beschleunigern hätte wissenschaftlich gesehen den grossen Vorteil, dass damit einerseits Schwarze Löcher definitiv als existent nachgewiesen und ihre Eigenschaften erstmals im Labor untersucht werden könnten. Damit wäre auch die allgemeine Relativitätstheorie ein weiteres Mal experimentell bestätigt. Andererseits könnte gleichzeitig auch die Existenz höherer Raumdimensionen nachgewiesen und so die Stringtheorie vom Vorwurf der Nichtfalsifizierbarkeit befreit werden. Aus diesen Gründen ist es tatsächlich der Wunsch und die Hoffnung vieler Physiker, durch den LHC kleine Schwarze Löcher künstlich erzeugen zu können.
Schwarzschild-Radius
Ein weiteres Argument gegen die Gefahr von MBH's geht aus der Formel für den Schwarzschild-Radius eines Schwarzen Lochs hervor. Dieser Radius gibt die minimale Grösse an, auf die eine Masse komprimiert werden muss, um anschliessend zu einem Schwarzen Loch kollabieren zu können. Für ein bereits existierendes Schwarzes Loch beschreibt der Schwarzschild-Radius gleichzeitig den Ereignis-Horizont. Dies stellt die Grenze dar, bei deren Überschreitung kein Körper und kein Lichtstrahl einem Schwarzen Loch mehr entrinnen kann.
Der Schwarzschild-Radius für ein Schwarzes Loch von der Masse der Erde liegt bei ca. 9 Millimetern. Erst wenn die gesamte Masse der Erde künstlich auf diese Grösse zusammengestaucht würde, könnte sie zu einem Schwarzen Loch werden. Dieses würde dann nur solche Objekte stark anziehen, die ihr sehr nahe kommen. Für weiter entfernte Objekte würde sich praktisch kein Unterschied zum bisherigen Schwerefeld der Erde ergeben. Künstliche Satelliten ebenso wie der Mond würden weiterhin auf ihren bekannten Bahnen um den ursprünglichen Erdmittelpunkt kreisen.
Gemäss der Schwarzschild-Formel ist die Grösse des Schwarzschild-Radius proportional zur Masse des Schwarzen Lochs. Das bedeutet, je grösser die Masse des schwarzen Lochs, desto ausgedehnter ist der Ereignishorizont. Die genaue Rechnung ergibt für eine Masse, die der Teilchenenergie des LHC von 14 Tera-Elektronenvolt entspricht, einen Radius von 3,7 * 10-50 Meter. Diese unmessbar kleine Grösse ist viele Millionen Mal kleiner als beispielsweise der Abstand zweier benachbarter Atomkerne in normaler Materie. Das so gebildete Schwarze Loch wäre damit nicht in der Lage, weitere Materie zu schlucken, weil es zu leicht wäre. Nichts könnte ihm auf natürlichem Wege nahe genug kommen, um in den Bereich seiner starken Anziehung zu gelangen.
Grafische Darstellung einer Schwarzschildlösung
Hawking-Strahlung
Der britische Physiker Stephen Hawking erarbeitete 1974 die Theorie, dass ein Schwarzes Loch in das keine weitere Materie hineingelangt, nicht stabil bleibt, sondern verdampft. Einige Details dieses Prozesses der sog. Hawking-Strahlung, sind noch Gegenstand aktueller Forschung, was auch daran liegt, dass die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie, die in diesem Fall beide eine Rolle spielen, bisher teilweise unvereinbar sind.
Experimentell nachgewiesen ist die Hawking-Strahlung bis heute nicht. Akzeptiert man diese Theorie dennoch als gültig, so besagt ihre Formel, dass die Rest-Lebensdauer eines schrumpfenden Schwarzen Lochs, das keine neue Materie mehr aufsaugen kann, proportional zur dritten Potenz seiner verbleibenden Masse ist. Grosse Schwarze Löcher schrumpfen demnach nur sehr langsam und strahlen sehr wenig Energie ab. Dies wäre ein möglicher Grund weshalb die Hawking-Strahlung im Weltraum schwer nachweisbar ist.
Ist ein Schwarzes Loch jedoch bereits relativ klein, so schrumpft es immer schneller weiter zusammen und löst sich schliesslich in einer Art „Feuerwerk“ von Hawking-Strahlung vollständig auf. Die quantitative Rechnung für den Fall eines Schwarzen Lochs, wie es beim LHC eventuell entstehen könnte, ergibt eine erwartete Lebensdauer in der Grössenordnung von 10-85 Sekunden. Diese Zeitspanne ist erheblich kürzer als eine einzelne Schwingungsperiode einer Atomuhr; sie könnte mit keinem existierenden Messgerät jemals gemessen werden. Ein vermeintlich von dem Schwarzen Loch angezogenes äusseres Objekt könnte sich in dieser Zeit nicht einmal um einen Atomdurchmesser darauf zubewegen, bevor das Schwarze Loch schon wieder verschwunden wäre.
Einige Wissenschaftler bezweilfeln die Existenz von Hawking-Strahlung. Der populärste von ihnen, ist der Tübinger Biochemiker Otto E. Rössler. Die theoretische Herleitung durch Hawking enthält nach Rösslers Darstellung einen Fehler. Dieser könne allein durch Verwendung der ursprünglichen Gleichungen der Einsteinschen allgemeinen Relativitätstheorie korrigiert werden. Seiner Meinung nach, würden die am LHC erzeugten Schwarzen Löcher nicht zerfallen, sondern zunächst langsam, dann immer schneller wachsen und nach wenigen Jahren zur Zerstörung der Erde führen.
Diese Kritik wurde daraufhin vom deutschen „Komitee für Elementarteilchenphysik" (KET) geprüft. In einer fachlichen Stellungsnahme führt H. Nicolai, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam, die Rösslersche Argumentation auf "elementare Missverständnisse" der allgemeinen Relativitätstheorie zurück.
Darüber hinaus weist das KET darauf hin, dass Rösslers Theorie inkonsistent sei: Falls der Zerfall Schwarzer Löcher aus den von Rössler angeführten Gründen unmöglich wäre, dann könnten sie aus den gleichen Gründen am LHC auch gar nicht erst erzeugt werden.
Kosmische Strahlung
Das beste Argument gegen eine mögliche Gefahr von MBH's stellt die kosmische Strahlung dar. Diese Strahlung, die unseren Planeten von der Sonne und anderen kosmischen Objekten erreicht, besteht aus Teilchen mit einer millionenfach höheren Energie, als die im LHC erreichbare Energiegrenze. Und da die Erde auch nach 4.5 Millarden Jahre Dauerbeschuss dieser Teilchen immer noch existiert, kann davon ausgegangen werden, dass MBH's, sofern sie existieren und im LHC produziert werden könnten, keine Gefahr für unsere Welt darstellen.
Eine diesbezügliche Kritik weist darauf hin, dass die Teilchen der kosmischen Strahlung nicht gegen Teilchen gleicher Geschwindigkeit stossen, wie es bei einem Teilchenbeschleuniger der Fall ist. Die MBH's der kosmischen Strahlung hätten dagegen einen Restimpuls, mit dem die kleinen Schwarzen Löcher die Erde in einer kurzen Zeit durchqueren würden und schliesslich ins Weltall entschwinden würden. Bei einer Beschleunigerkollision wäre dieser Impuls dagegen gleich Null und die MBH's würden sich schliesslich im Erdmittelpunkt sammeln und könnten dort mit der Zeit an Masse zunehmen.
Gegen dieses Argument spricht jedoch die Existenz von Neutronensternen. Deren Masse weist eine derart hohe Dichte auf, dass ein aus der kosmischen Strahlung produziertes MBH, von der enormen Gravitationkraft des Neutronensterns eingefangen und in ihm innert kürzester Zeit, zu einem grossen Schwarzen Loch werden und den Neutronenstern vernichten würde. Aus astronomischen Beobachtungen sind aber längst Neutronensterne bekannt, die ein Alter von über 100 Millionen Jahren aufweisen.
Weitere theoretische Gefahren?
Neben der Hypothese der schwarzen Löcher, wurden Befürchtungen weiterer möglicher Gefahren durch den LHC laut. So existieren Theorien welche die Entstehung, magnetischer Monopole, Strangelets und Vakuumblasen vorhersagen, aus welchen ebenfalls die Vernichtung der Erde hervorgeht. Diese Theorien sind allerdings noch weit exotischer, als die Theorie der schwarzen Löcher und die Wahrscheinlichkeit, dass dies einer tatsächlichen Beschreibung der Natur nahekommt, ist gleich null.
Solcherlei Diskussionen über mögliche Katastrophenszenarios durch Teilchenbeschleuniger, gab es schon vor einigen Jahren, vor dem Start des Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) in New York. Allerdings in eher kleinem Rahmen, welcher von den Medien damals kaum wahrgenommen wurde. Ein vom Brookhaven National Laboratory beauftragtes Komitee untersuchte damals die Befürchtungen und kam zu dem Schluss, dass sie wissenschaftlich nicht haltbar seien. Der RHIC-Beschleuniger wurde daraufhin im Jahr 2000 in Betrieb genommen.
Die Diskussion zu Katastrophenszenarien in Bezug zum LHC, insbesondere der angeblichen Gefahr durch Schwarze Löcher, wurde von einigen Medien dagegen geradezu ausgeschlachtet. Das mediale Interesse liegt dabei aber wohl weniger bei der seriösen Vermittlung physikalischer Zusammenhänge, als vielmehr an den guten Verkaufszahlen von Weltuntergangsszenarien.
Im Zuge der Diskussion über mögliche Gefahren des LHC auf Mensch und Umwelt und die diesbezügliche rechtliche Lage, wurde auch die Schweizer Regierung zu einer Stellungsnahme gebeten.
Das hab ich gerade bei CERN auf der HP gefunden und erklärt einige Fragen in Bezug auf die SL doch ganz gut. Meiner Meinung nach ist die Gefahr einer Verstrahlung durch austretende Radioaktivität höher als die Enstehung eines schwarzen Lochs
Möglichkeiten zur Erzeugung von MBH's
Die Möglichkeit, dass bei den Teilchenkollisionen am LHC mikroskopische Schwarze Löcher, sog. MBH's (micro black holes) entstehen könnten, ist unwahrscheinlich, aber nicht völlig ausgeschlossen.
Dass grosse Schwarze Löcher im Weltall existieren, ist zwar heute relativ gut belegt, aber dennoch können sie nicht direkt nachgewiesen werden. Da dieses Phänomen so gut wie keine Strahlung ausssendet, sind grosse Schwarze Löcher nur indirekt durch ihre gravitative Wirkung auf die, in unmittelbarer Nähe zum Schwarzen Loch gelegenen, beobachtbaren Objekte (z.B. Sterne) nachweisbar. So werden Schwarze Löcher in der Astronomie dadurch identifiziert, dass ein Stern in engem Abstand um ein offenbar sehr schweres Zentrum rotiert, ohne dass dieses Zentrum selbst sichtbar wäre.
Falls Schwarze Löcher im Weltall existieren, bedeutet das aber nicht zwingend, dass auch kleinere Schwarze Löcher erzeugbar sind. Denkbar ist im Prinzip, dass zwei im Beschleuniger aufeinander geschossene Teilchen, aufgrund der hohen Energie, ihre gegenseitige Abstossung überwinden und sich so nahe kommen, dass schliesslich ihre gravitative Anziehung überwiegt und ein mikroskopisches schwarzes Loch entsteht. Die physikalische Standardtheorie sagt jedoch voraus, dass dies erst ab einer Mindestenergie, der sog. Planck-Energie möglich ist. In der konventionellen Theorie liegt diese Mindestenergie bei 1016 TeV. Also rund 1 Billiarde mal höher als der Energiebereich in den der LHC vorstossen kann.
Es könnte aber auch sein, dass diese Energieuntergrenze kleiner ist, als aus der Standardtheorie hervorgeht. Einige Varianten von Stringtheorien sagen, durch die Annahme höher dimensionaler Räume, eine deutlich niedrigere Grenze für die Planck-Energie voraus. Die Vorhersage dieser Grenze läge bereits bei einigen Tera-Elektronenvolt. Sollte dies zutreffen, so könnten am LHC im Sekundentakt MBH's produziert werden.
Andere Physiker hingegen, kritisieren die Stringtheorie dafür, dass sie ein reines formal-mathematisches Gedankengebäude sei, das nicht falsifizierbar sei, bzw. keine experimentell überprüfbaren Vorhersagen mache. Wenn die Theorie höherer Dimensionen des Raumes falsch wäre, dann wäre in der Folge auch die Produktion Schwarzer Löcher im LHC mit grosser Sicherheit auszuschliessen.
Eine künstliche Erzeugung von MBH's mit Beschleunigern hätte wissenschaftlich gesehen den grossen Vorteil, dass damit einerseits Schwarze Löcher definitiv als existent nachgewiesen und ihre Eigenschaften erstmals im Labor untersucht werden könnten. Damit wäre auch die allgemeine Relativitätstheorie ein weiteres Mal experimentell bestätigt. Andererseits könnte gleichzeitig auch die Existenz höherer Raumdimensionen nachgewiesen und so die Stringtheorie vom Vorwurf der Nichtfalsifizierbarkeit befreit werden. Aus diesen Gründen ist es tatsächlich der Wunsch und die Hoffnung vieler Physiker, durch den LHC kleine Schwarze Löcher künstlich erzeugen zu können.
Schwarzschild-Radius
Ein weiteres Argument gegen die Gefahr von MBH's geht aus der Formel für den Schwarzschild-Radius eines Schwarzen Lochs hervor. Dieser Radius gibt die minimale Grösse an, auf die eine Masse komprimiert werden muss, um anschliessend zu einem Schwarzen Loch kollabieren zu können. Für ein bereits existierendes Schwarzes Loch beschreibt der Schwarzschild-Radius gleichzeitig den Ereignis-Horizont. Dies stellt die Grenze dar, bei deren Überschreitung kein Körper und kein Lichtstrahl einem Schwarzen Loch mehr entrinnen kann.
Der Schwarzschild-Radius für ein Schwarzes Loch von der Masse der Erde liegt bei ca. 9 Millimetern. Erst wenn die gesamte Masse der Erde künstlich auf diese Grösse zusammengestaucht würde, könnte sie zu einem Schwarzen Loch werden. Dieses würde dann nur solche Objekte stark anziehen, die ihr sehr nahe kommen. Für weiter entfernte Objekte würde sich praktisch kein Unterschied zum bisherigen Schwerefeld der Erde ergeben. Künstliche Satelliten ebenso wie der Mond würden weiterhin auf ihren bekannten Bahnen um den ursprünglichen Erdmittelpunkt kreisen.
Gemäss der Schwarzschild-Formel ist die Grösse des Schwarzschild-Radius proportional zur Masse des Schwarzen Lochs. Das bedeutet, je grösser die Masse des schwarzen Lochs, desto ausgedehnter ist der Ereignishorizont. Die genaue Rechnung ergibt für eine Masse, die der Teilchenenergie des LHC von 14 Tera-Elektronenvolt entspricht, einen Radius von 3,7 * 10-50 Meter. Diese unmessbar kleine Grösse ist viele Millionen Mal kleiner als beispielsweise der Abstand zweier benachbarter Atomkerne in normaler Materie. Das so gebildete Schwarze Loch wäre damit nicht in der Lage, weitere Materie zu schlucken, weil es zu leicht wäre. Nichts könnte ihm auf natürlichem Wege nahe genug kommen, um in den Bereich seiner starken Anziehung zu gelangen.
Grafische Darstellung einer Schwarzschildlösung
Hawking-Strahlung
Der britische Physiker Stephen Hawking erarbeitete 1974 die Theorie, dass ein Schwarzes Loch in das keine weitere Materie hineingelangt, nicht stabil bleibt, sondern verdampft. Einige Details dieses Prozesses der sog. Hawking-Strahlung, sind noch Gegenstand aktueller Forschung, was auch daran liegt, dass die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie, die in diesem Fall beide eine Rolle spielen, bisher teilweise unvereinbar sind.
Experimentell nachgewiesen ist die Hawking-Strahlung bis heute nicht. Akzeptiert man diese Theorie dennoch als gültig, so besagt ihre Formel, dass die Rest-Lebensdauer eines schrumpfenden Schwarzen Lochs, das keine neue Materie mehr aufsaugen kann, proportional zur dritten Potenz seiner verbleibenden Masse ist. Grosse Schwarze Löcher schrumpfen demnach nur sehr langsam und strahlen sehr wenig Energie ab. Dies wäre ein möglicher Grund weshalb die Hawking-Strahlung im Weltraum schwer nachweisbar ist.
Ist ein Schwarzes Loch jedoch bereits relativ klein, so schrumpft es immer schneller weiter zusammen und löst sich schliesslich in einer Art „Feuerwerk“ von Hawking-Strahlung vollständig auf. Die quantitative Rechnung für den Fall eines Schwarzen Lochs, wie es beim LHC eventuell entstehen könnte, ergibt eine erwartete Lebensdauer in der Grössenordnung von 10-85 Sekunden. Diese Zeitspanne ist erheblich kürzer als eine einzelne Schwingungsperiode einer Atomuhr; sie könnte mit keinem existierenden Messgerät jemals gemessen werden. Ein vermeintlich von dem Schwarzen Loch angezogenes äusseres Objekt könnte sich in dieser Zeit nicht einmal um einen Atomdurchmesser darauf zubewegen, bevor das Schwarze Loch schon wieder verschwunden wäre.
Einige Wissenschaftler bezweilfeln die Existenz von Hawking-Strahlung. Der populärste von ihnen, ist der Tübinger Biochemiker Otto E. Rössler. Die theoretische Herleitung durch Hawking enthält nach Rösslers Darstellung einen Fehler. Dieser könne allein durch Verwendung der ursprünglichen Gleichungen der Einsteinschen allgemeinen Relativitätstheorie korrigiert werden. Seiner Meinung nach, würden die am LHC erzeugten Schwarzen Löcher nicht zerfallen, sondern zunächst langsam, dann immer schneller wachsen und nach wenigen Jahren zur Zerstörung der Erde führen.
Diese Kritik wurde daraufhin vom deutschen „Komitee für Elementarteilchenphysik" (KET) geprüft. In einer fachlichen Stellungsnahme führt H. Nicolai, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam, die Rösslersche Argumentation auf "elementare Missverständnisse" der allgemeinen Relativitätstheorie zurück.
Darüber hinaus weist das KET darauf hin, dass Rösslers Theorie inkonsistent sei: Falls der Zerfall Schwarzer Löcher aus den von Rössler angeführten Gründen unmöglich wäre, dann könnten sie aus den gleichen Gründen am LHC auch gar nicht erst erzeugt werden.
Kosmische Strahlung
Das beste Argument gegen eine mögliche Gefahr von MBH's stellt die kosmische Strahlung dar. Diese Strahlung, die unseren Planeten von der Sonne und anderen kosmischen Objekten erreicht, besteht aus Teilchen mit einer millionenfach höheren Energie, als die im LHC erreichbare Energiegrenze. Und da die Erde auch nach 4.5 Millarden Jahre Dauerbeschuss dieser Teilchen immer noch existiert, kann davon ausgegangen werden, dass MBH's, sofern sie existieren und im LHC produziert werden könnten, keine Gefahr für unsere Welt darstellen.
Eine diesbezügliche Kritik weist darauf hin, dass die Teilchen der kosmischen Strahlung nicht gegen Teilchen gleicher Geschwindigkeit stossen, wie es bei einem Teilchenbeschleuniger der Fall ist. Die MBH's der kosmischen Strahlung hätten dagegen einen Restimpuls, mit dem die kleinen Schwarzen Löcher die Erde in einer kurzen Zeit durchqueren würden und schliesslich ins Weltall entschwinden würden. Bei einer Beschleunigerkollision wäre dieser Impuls dagegen gleich Null und die MBH's würden sich schliesslich im Erdmittelpunkt sammeln und könnten dort mit der Zeit an Masse zunehmen.
Gegen dieses Argument spricht jedoch die Existenz von Neutronensternen. Deren Masse weist eine derart hohe Dichte auf, dass ein aus der kosmischen Strahlung produziertes MBH, von der enormen Gravitationkraft des Neutronensterns eingefangen und in ihm innert kürzester Zeit, zu einem grossen Schwarzen Loch werden und den Neutronenstern vernichten würde. Aus astronomischen Beobachtungen sind aber längst Neutronensterne bekannt, die ein Alter von über 100 Millionen Jahren aufweisen.
Weitere theoretische Gefahren?
Neben der Hypothese der schwarzen Löcher, wurden Befürchtungen weiterer möglicher Gefahren durch den LHC laut. So existieren Theorien welche die Entstehung, magnetischer Monopole, Strangelets und Vakuumblasen vorhersagen, aus welchen ebenfalls die Vernichtung der Erde hervorgeht. Diese Theorien sind allerdings noch weit exotischer, als die Theorie der schwarzen Löcher und die Wahrscheinlichkeit, dass dies einer tatsächlichen Beschreibung der Natur nahekommt, ist gleich null.
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31.03.2010 um 16:46@UffTaTa
Natürlich kann man potentielle Gefahren nur anhand ihres Potentials messen. Und das hat man ja auch gemacht und ist zu dem Punkt gekommen, dass dieses Potential etwa gleich null ist (nicht total; aber in der Nähe davon). Auch wenn ich mich damit weit aus dem Fenster lehne, behaupte ich einfach mal, dass auch Physiker so etwas, wie einen Überlebenswillen haben... klar, bei denen sieht der etwas komischer aus und hat einige seltsame Dellen, aber trotzdem: er ist da. Und wenn echt die nominell bedeutsame Wahrscheinlichkeit bestanden hätte, hätte sich keiner davon darauf eingelassen.
Was die Mini-SLs angeht: Jo, stimmt. theoretisch hätte so ein Ding entstanden sein können und spüren oder sehen würde man es erst in ein paar Jahren... aber das glaub ich einfach nicht. Genau der gleiche Prozess kommt bei uns in natura pro Sekunde myriadenfach vor und allein die Tatsache, dass wir immer noch da sind, macht es zumindest plausibel, dass dabei auch keine Mini-SLs entstehen... zumindest keine, die sich nach dem Bruchteil einer Sekunde wieder auflösen würden.
Natürlich kann man potentielle Gefahren nur anhand ihres Potentials messen. Und das hat man ja auch gemacht und ist zu dem Punkt gekommen, dass dieses Potential etwa gleich null ist (nicht total; aber in der Nähe davon). Auch wenn ich mich damit weit aus dem Fenster lehne, behaupte ich einfach mal, dass auch Physiker so etwas, wie einen Überlebenswillen haben... klar, bei denen sieht der etwas komischer aus und hat einige seltsame Dellen, aber trotzdem: er ist da. Und wenn echt die nominell bedeutsame Wahrscheinlichkeit bestanden hätte, hätte sich keiner davon darauf eingelassen.
Was die Mini-SLs angeht: Jo, stimmt. theoretisch hätte so ein Ding entstanden sein können und spüren oder sehen würde man es erst in ein paar Jahren... aber das glaub ich einfach nicht. Genau der gleiche Prozess kommt bei uns in natura pro Sekunde myriadenfach vor und allein die Tatsache, dass wir immer noch da sind, macht es zumindest plausibel, dass dabei auch keine Mini-SLs entstehen... zumindest keine, die sich nach dem Bruchteil einer Sekunde wieder auflösen würden.
CERN - Auf der Suche nach den kleinsten Teilchen
31.03.2010 um 16:47Meiner Meinung nach ist die Gefahr das ein schwarzes Loch ensteht geringer als die Gefahr von Austreten radioaktiver Strahlung.