Hawking-Strahlung

Die Hawking-Strahlung ist eine von dem britischen Physiker Stephen Hawking 1975 vorhergesagte Strahlung Schwarzer Löcher. Sie wird aus Konzepten der Quantenfeldtheorie und der allgemeinen Relativitätstheorie abgeleitet.^[1] Eine Möglichkeit, die Existenz der Strahlung experimentell zu verifizieren, ist nach dem derzeitigen Stand der Technik nicht in Sicht. Erste Ansätze für einen direkten Nachweis verfolgen Astrophysiker an der Universität Lyon I mit der „Loch-Fragmente“-Theorie.^[2][3]

Die Hawking-Strahlung ist auch für die aktuelle Forschung von Interesse, weil sie als potenzielles Testfeld für eine Theorie der Quantengravitation dienen könnte.

Heuristische Überlegungen führten J. D. Bekenstein bereits 1973 zu der Hypothese, dass die Oberfläche des Ereignishorizontes ein Maß für die Entropie eines Schwarzen Loches sein könnte (Bekenstein-Hawking-Entropie). Dann müsste nach der Thermodynamik einem Schwarzen Loch aber auch eine endliche Temperatur zugeordnet werden können und es müsste im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung stehen. Das ergab ein Paradoxon, da man damals davon ausging, dass keine Strahlung aus Schwarzen Löchern entkommen könne. Hawking stellte quantenmechanische Berechnungen an und fand zu seiner eigenen Überraschung, dass doch eine thermische Strahlung zu erwarten sei.

Ähnliche Phänomene wie in der Hawking-Strahlung treten in der Kosmologie auf (Gibbons-Hawking-Effekt) und bei beschleunigten Bezugssystemen (Unruh-Effekt).

Es wurden auch Experimente durchgeführt, Analoga von Hawking-Strahlung in anderen physikalischen Systemen zum Beispiel in Optik und Akustik mit Schwarze-Loch-Analoga nachzuweisen.

1. ↑ Stephen W. Hawking: Particle creation by black holes. In: Commun. Math. Phys. 43, 1975, S. 199–220 (projecteuclid.org, PDF; 2,8 MB).
2. ↑ David Appell, Phys.org: Detecting 'Hawking radiation' from black holes using today's telescopes. 28. Mai 2024, abgerufen am 9. Juli 2024 (englisch). 
3. ↑ Nadja Podbregar, scinexx.de: Geben Schwarze Löcher "Krümel" ab? 2. Juli 2024, abgerufen am 9. Juli 2024 (deutsch).