Quanten-Tornado: Forscher imitieren schwarzes Loch auf der Erde

Forscher der University of Nottingham haben zum ersten Mal einen "Quantenwirbel" in einem auf ultrakalte Temperaturen abgekühlten Helium-Superfluid erzeugt. Der Versuchsaufbau ahmt im Wesentlichen ein schwarzes Loch auf der Erde nach.

Schwarze Löcher bleiben ein Rätsel

Dank immenser Gravitationskräfte sind die Regionen um schwarze Löcher gewaltige und turbulente Umgebungen, die von einer Physik angetrieben werden, die nirgendwo sonst im Universum zu finden ist.

Schwarze Löcher sind so einflussreich, dass sie die Struktur des Weltraums mit sich reißen. Mit anderen Worten: In der Nähe eines schwarzen Lochs steht nichts still. Soweit ist die Wissenschaft, doch im Grunde bleiben schwarze Löcher ein Rätsel, das man nun mithilfe der Quantenwirbel zumindest ein Stück weiter aufklären möchte.


Die Wissenschaftler imitieren in ihrem Versuch die Bedingungen, die in der Nähe rotierender schwarzer Löcher herrschen (via Space.com).

"Die Verwendung von supraflüssigem Helium hat es uns ermöglicht, winzige Oberflächenwellen detaillierter und genauer zu untersuchen, als mit unseren früheren Experimenten in Wasser", sagte Patrik Svancara, Teamleiter und Forscher an der Universität von Nottingham. "Da die Viskosität von supraflüssigem Helium extrem klein ist, konnten wir ihre Wechselwirkung mit dem supraflüssigen Tornado genau untersuchen und die Ergebnisse mit unseren eigenen theoretischen Projektionen vergleichen."

Um zu verstehen, wie ein superfluider Wirbel einem schwarzen Loch ähneln kann, muss man sich vor Augen führen, was Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie von 1915 über schwarze Löcher aussagt. Das heißt es, dass Raum und Zeit eine Einheit bilden, die Raumzeit genannt wird, und dass die Schwerkraft entsteht, wenn Objekte mit Masse eine Krümmung der Raumzeit verursachen. Infografik Zu viel Weltraumschrott: Der Erdorbit hat ein Müllproblem

Regionen der Raumzeit

Schwarze Löcher sind keine Objekte, sondern Regionen der Raumzeit, die durch eine unendlich dichte und kompakte Masse entstehen - eine zentrale Singularität, in der die Gesetze der Physik zusammenbrechen. Die äußere Grenze dieser Raumzeitregionen wird als Ereignishorizont bezeichnet und stellt den Punkt dar, an dem nicht einmal das Licht schnell genug ist, um die Fluchtgeschwindigkeit des schwarzen Lochs zu erreichen.

Ein rotierendes Schwarzes Loch oder ein "Kerr-Schwarzes Loch" zieht die Struktur der Raumzeit in Richtung seiner Rotation mit sich, ein Effekt, der als "Frame Dragging" oder als Lense-Thirring-Effekt bekannt ist. Diese Bewegung ist dabei am besten vergleichbar mit einem Wirbel in einer Flüssigkeit.

Svancara und Kollegen fanden Parallelen zwischen ihrem Quanten-Tornado und der Art und Weise, wie die Schwerkraft schwarzer Löcher die Raumzeit beeinflusst. Das Team hofft, dass das Experiment einen Weg eröffnen wird, die Quantenphysik in der gekrümmten Raumzeit allgemein und sogar in der gekrümmten Raumzeit um Schwarze Löcher herum zu simulieren.


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