Colani: 1 versie geïmporteerd

2025-12-08T09:37:14Z

1 versie geïmporteerd

Nieuwe pagina

'''Hawkingstraling''' of '''Bekenstein-Hawkingstraling''' is [[straling]] die een [[zwart gat]] ten gevolge van [[kwantumeffect]]en uitzendt. Deze straling is genoemd naar [[Stephen Hawking]] die de theoretische onderbouwing leverde. [[Jacob Bekenstein]] is de natuurkundige die voorspelde dat zwarte gaten een temperatuur hebben die boven het [[absolute nulpunt]] ligt en dat ze [[entropie]] hebben.

In [[1975]] publiceerde de Britse [[Theoretische natuurkunde|fysicus]] Stephen Hawking berekeningen waaruit dit bleek.<ref>Hawking, S. W., [https://www.nature.com/nature/journal/v248/n5443/abs/248030a0.html ''Black hole explosions?''], [[Nature]], vol 248, 5443, 30, 1974 (Hawkings eerste artikel hierover)</ref> Tot dan toe dacht men dat de enorme zwaartekracht van een zwart gat dit onmogelijk maakt. Een zwart gat bleek niet helemaal zwart. De straling, genoemd naar de ontdekker, vormt de eerste ontdekking op het gebied van de [[Kwantumgravitatie|kwantumzwaartekracht]]. Wel blijven er theoretische problemen aan kleven.

== Temperatuur en zwarte straling ==
Hawking toonde aan dat zwarte gaten door kwantumeffecten zwarte straling kunnen uitzenden. Zwarte straling is de karakteristieke warmtestraling die een ideaal voorwerp, een zogenaamd [[Zwarte straler|zwart lichaam]], uitzendt bij een bepaalde [[temperatuur]]. Volgens Hawkings berekening stemt de straling uit een zwart gat overeen met die van een gewone zwarte straler. Als de massa van een zwart gat bekend is, volgt de bijbehorende karakteristieke temperatuur meteen: deze is omgekeerd evenredig met de massa. Ook de uitgezonden energie volgt deze [[evenredigheid]]. Omdat energieverlies gelijkstaat aan massaverlies via de formule van [[Albert Einstein|Einstein]] [[Massa-energierelatie|''E'' = ''mc''2]] wordt het gat lichter. Daardoor loopt de temperatuur op en verdampt het zwarte gat steeds sneller. Toch is de hawkingstraling uit een zwart gat van [[ster (hemellichaam)|ster]]- of [[sterrenstelsel|sterrenstelselgrootte]] verwaarloosbaar klein. Zelfs gedurende de gehele leeftijd van het [[heelal]] kan slechts een zeer kleine hoeveelheid energie op deze manier uit zo'n gat weglekken. Anderzijds zou een klein zwart gat theoretisch als energiebron kunnen dienen.

== Voorbeelden ==
Een zwart gat met ongeveer de [[zonnemassa|massa van de zon]] (2,0 × 1030 kg) en een straal van 3 kilometer heeft een zeer lage bijbehorende temperatuur van 60 nano[[Kelvin (eenheid)|kelvin]] (60 nK). Daardoor zou het alleen al aan [[kosmische achtergrondstraling]] van 2,7 K veel meer energie absorberen dan dat het uitzendt. Afgezien van deze [[Absorptie (natuurkunde)|absorptie]] zou het, mits het niet meer 'gevoed' wordt, 2 × 1076 jaar duren tot volledige [[verdamping]].
En een zwart gat met een straal van 0,07 mm en een massa van 4,5 × 1022 kg (60% van de massa van de [[maan]]), straalt als het niet gevoed wordt als een zwart lichaam met een temperatuur van 2,7 K. Zo wordt er evenveel energie geabsorbeerd als uitgezonden. Nog kleinere, dus lichtere zwarte gaten die definitief niet meer 'gevoed' worden, zenden meer straling uit dan ze ontvangen en verdampen daardoor meer en meer. Bijvoorbeeld een zwart gat van 1011 [[kilogram|kg]], met bijbehorende temperatuur van 1,2 × 1012 K, dat bij de [[oerknal]] is ontstaan, is na 2,7 × 109 jaar geheel verdampt en bestaat inmiddels niet meer.

== Verklaring ==
Hawkingstraling wordt in het algemeen verklaard met [[Virtueel deeltje|virtuele deeltjes]]. Door kwantumvacuümfluctuaties ontstaan paren van virtuele deeltjes ([[deeltje]]s met hun [[Antimaterie|antideeltje]]s) nabij de [[waarnemingshorizon]] van het zwarte gat. Het kan zijn dat een van beide deeltjes in het gat valt, en daarbij voldoende [[energie]] opdoet om het paar reëel (niet-virtueel) te maken. Als dan het andere deeltje aan de [[zwaartekracht]] van het zwarte gat weet te ontsnappen, lijkt het van buiten af gezien, alsof het deeltje door het zwarte gat is uitgezonden. Dat deeltje neemt dan een deel van de energie van het deeltjespaar met zich mee.

==Experimentele waarneming==
Om dit effect waar te nemen is in het algemeen de zwaartekracht te klein. Maar in 2010 beweerden onderzoekers dat ze in hun [[laboratorium]] een "white hole event horizon" gerealiseerd hebben die deze straling uitzond.<ref>[https://web.archive.org/web/20120301205626/http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/25805/ "First Observation of Hawking Radiation"] uit ''Technology Review''</ref> Sommige onderzoekers voorspellen dat hawkingstraling waargenomen kan worden bij sonische zwarte gaten, waarin de [[fonon]]en een soortgelijk gedrag als [[foton]]en bij een zwart gat zouden vertonen.<ref>C. Barceló, S. Liberati en M. Visser, “Towards the observation of Hawking radiation in Bose–Einstein condensates”, [https://arxiv.org/abs/gr-qc/0110036 arXiv:gr-qc/0110036] Int. J. Mod. Phys. A 18, 3735 (2003). [https://web.archive.org/web/20230211004407/https://arxiv.org/abs/gr-qc/0110036 Gearchiveerd] op 11 februari 2023.</ref>

== Zie ook ==
* [[Susskind-Hawking battle]]

== Externe links ==
* [https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1974Natur.248...30H/abstract Samenvatting van het eerste artikel van Hawking over verdamping van zwarte gaten]
* [https://www.vttoth.com/CMS/physics-notes/311-hawking-radiation-calculator Bereken zelf de eigenschappen van een zwart gat (geef return na intypen van een getal)]

{{Appendix}}

[[Categorie:Astrofysica]]
[[Categorie:Eponiem]]
[[Categorie:Stephen Hawking]]

Hawkingstraling - Bewerkingsoverzicht

Colani: 1 versie geïmporteerd