FAQ - Schwarze Löcher und CERN

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In den vergangenen Monaten wurde in diesem Forum, insbesondere im Thema Gefahren durch die Experimente am CERN - LHC intensiv über mögliche Gefahren diskutiert, die von den Experimenten am kürzlich in Betrieb gegangenen Large Hadron Collider (LHC) ausgehen.

In dem erwähnten Thread wurden viele der von den sogenannten "CERN-Kritikern" ins Feld geführten Gefahren- und Katastrophenszenarien diskutiert und eingehend auf ihre Stichhaltigkeit untersucht - in allen Fällen kam am Ende heraus, dass die Bedenken der "Kritiker" keinerlei wissenschaftliche Grundlage haben. Der Thread hat allerdings mittlerweile weit über 2500 Beiträge, so dass es besonders für neue Leser schwierig ist, die relevanten Antworten auf ihre Fragen zu finden.

Mit diesem Beitrag soll nun versucht werden, einige der häufigsten Fragen und ihre Antworten noch einmal (mit Links zu bereits vorhandenen Beiträgen im Forum und im Internet) zusammenzustellen, um so neuen und auch alten Leser einen schnellen Überblick über die Thematik zu ermöglichen.

Dieses FAQ ist eine "Gemeinschaftsproduktion" verschiedener Nutzer des Forums. Um die Übersichtlichkeit dieses Threads zu erhalten, kann auf ihn nicht geantwortet werden. Diskussionen und Hinweise, weitere Ergänzungen oder zusätzliche Fragen (ggf. mit Antwortsvorschlägen) dazu bitte in einem anderen Thread (http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=2773) oder per PN.

S. D.
 
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Übersicht (in Bearbeitung)

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1. Können im Large Hadron Collider (LHC) am CERN Schwarze Löcher entstehen?

2. Sind diese Schwarzen Löcher gefährlich, was passiert mit Ihnen?

3. Was ist Hawking-Strahlung?

4. Was passiert, wenn die Schwarzen Löcher nicht zerstrahlen?

5. Hat man am CERN die Gefährlichkeit der Experimente vor dem Start des LHC untersucht?

6. Wer sind die sogenannnten "CERN-Kritiker?"

7. Was sind die sogenannten "astronomischen Argumente" in Bezug auf die Gefährlichkeit der LHC-Experimente?

8. Was hat die kosmische Strahlung mit geladenen Schwarzen Löchern zu tun ?
 
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Können im Large Hadron Collider (LHC) am CERN Schwarze Löcher entstehen?

Ja, das ist möglich und es würde den Physikern sogar sehr viel über die Struktur unserer Welt verraten: In einer Theorie, der Stringtheorie, werden nämlich zusätzliche Dimensionen postuliert, unser Universum ist dort also eingebettet in ein höherdimensionales Etwas. Abhängig von den Eigenschaften dieser höheren Dimensionen können bei den Experimenten im LHC tatsächlich winzige Schwarze Löcher entstehen. Für die Forscher wäre das keine Katastrophe, sondern ein Hinweis darauf, dass es tatsächlich diese Extradimensionen gibt.

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Sind diese Schwarzen Löcher gefährlich, was passiert mit Ihnen?

Nein, diese winzigen Schwarzen Löcher sind extrem instabil und zerfallen praktisch Sekundenbruchteile nachdem sie entstanden sind wieder. Die Physiker hoffen aber, aus den Zerfallsprodukten darauf schließen zu können, dass die Mini-Schwarzen Löcher überhaupt entstanden sind.
 
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Was ist Hawking-Strahlung?

Sehr stark vereinfacht gesagt ist die Hawking-Strahlung ein Quanten-Effekt, der zur Folge hat, dass Schwarze Löcher im Laufe der Zeit zerstrahlen. Der Effekt ist bei Schwarzen Löchern mit kleiner Masse bedeutsamer, weil hier die Krümmung der Raumzeit stärker ist, d.h. die Stärke der Quantenfluktuationen begünstigt wird. Aus diesem Grunde verdampfen Mikro-Schwarze Löcher, die eine Masse in der Grössenordnung der Elementarteilchen aufweisen, innerhalb kürzester Sekundenbruchteile, in rund 10^(-26) Sekunden; um sich eine Vorstellung dieser winzigen Zahl machen zu können sei angefügt, dass das Alter des Universums (ca. 14 Milliarden Jahre) "nur" 10^(+17) Sekunden beträgt. Bislang konnte die Hawkingstrahlung experimentell nicht nachgewiesen werden, weil sie viel zu schwach ist. Aus diesem Grunde werden bei den Sicherheitsanalysen von der Theorie unabhängige astronomische Beobachtungsdaten verwendet, die keinerlei Kenntnis über die Natur der Hawkingstrahlung verwenden.


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Was passiert, wenn die Schwarzen Löcher nicht zerstrahlen?

Dieser Fall wird in den Sicherheitsanalysen genauer untersucht. Dabei wird stets vorausgesetzt, dass solche am LHC erzeugten Schwarze Loch-artigen Gebilde langlebig sind, wobei es unerheblich ist, ob sie aufgrund eines neu formulierten Rössler-Theorems, wegen einer irrtümlichen Annahme über die Natur der Hawkingstrahlung oder wegen eines noch völlig unverstandenen Prozesses langlebig sind; wichtig ist nur, dass die Langlebigkeit vorausgesetzt wird. Dann werden Beobachtungsdaten aus der Astronomie analysiert und zur sicheren Seite hin abgeschätzt, so dass man zum Ergebnis kommt, dass solche Schwarzen Löcher in den nächsten 5 Milliarden Jahren - bis dahin wird unsere sich zu einem Roten Riesen aufblähende Sonne die Erde zerstört haben - höchstens 5 kg Masse von der Erde akkretieren ("wegfressen") können. Dies ist also das Resultat der astronomischen Argumente (siehe: Was sind die sogenannten "astronomischen Argumente" in Bezug auf die Gefährlichkeit der LHC-Experimente?)
 
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Hat man am CERN die Gefährlichkeit der Experimente vor dem Start des LHC untersucht?

Ja, sogar mehrfach. Beteiligt daran waren nicht nur Experten vom CERN selbst, sondern Fachleute aus der ganzen Welt. Die Sicherheitsuntersuchungen sind öffentlich zugänglich und wurden teilweise in Fachmagazinen publiziert, die alle Beiträge zuvor auf Ihre Stichhaltigkeit überprüfen. Beiträge zum Thema LHC/CERN der sogenannten "CERN-Kritiker" haben sich bislang nicht dieser strikten Prüfung unterziehen müssen.

Alle Sicherheitsanalysen kommen zu dem Ergebnis, dass von den Experimenten am LHC keine Gefahren ausgehen.



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Wer sind die sogenannnten "CERN-Kritiker?"

Einer der Hauptakteuere der CERN-Kritik im deutschsprachigen Raum ist der Chemiker und Chaosforscher Otto E. Rössler. Rössler gilt als einer der Pioniere der Chaosforschung. Seine wissenschaftliche Reputation auf diesem Gebiet öffnet ihm sicherlich die Tür zu diversen Redaktionsräumen -auch wenn er sich zu Themen äußert, die nicht zu seinem Fachgebiet gehören. Auf dem Gebiet der Teilchenphysik und der Relativitätstheorie ist Rössler kein Fachmann, seine Arbeiten auf diesem Gebiet wurden bislang von keinem renommierten wissenschaftlichen Journal zur Veröffentlichung akzeptiert und im Rahmen der Sicherheitsdiskussion am CERN sogar öffentlich als fehlerhaft bezeichnet.

Kein CERN-Kritiker ist übrigens der englische Hofastronom Sir Martin Rees, der von manchen "Kritikern" auch gerne als Kronzeuge für die Gefährdung durch den LHC angeführt wurde. Auf Nachfrage einer britischen Tageszeitung sagte Rees, er wäre von den Kritikern falsch zitiert worden. Er würde sich über die Inbetriebnahme des LHC freuen und allen, die Sorge haben, das Studium des Sicherheitsberichts empfehlen.

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Was sind die sogenannten "astronomischen Argumente"?

Bei den astronomischen Argumenten wird nicht anhand der gängigen physikalischen Theorien argumentiert, sondern anhand von astronomischen Beobachtungsdaten. Im Wesentlichen geht es dabei um Rückschlüsse aus dem Lebensalter gewisser beobachtbarer Himmelskörper (Weisse Zwerge, Neutronensterne, Doppelsternsysteme mit Weissen Zwergen, Neutronensterne) auf die Sicherheit der Erde. Diese Methodik ist robust und unabhängig von der Richtigkeit der derzeitigen physikalischen Lehrmeinung; insbesondere braucht sie keinerlei Annahmen über die Natur der Hawkingstrahlung.
 
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Was hat die kosmische Strahlung mit geladenen Schwarzen Löchern zu tun?

Von den "Kritikern" wird oft eingewandt, dass die von der kosmischen Strahlung bei ihrer Kollision an den Atomen der Erdatmosphäre erzeugten Mikro Schwarzen Löcher mit denjenigen am LHC erzeugten Mikro Schwarzen Löchern sicherheitstechnisch nicht vergleichbar seien, weil jene der kosmischen Strahlung eine grosse Restgeschwindigkeit mitnehmen, durch die Erde hindurchfliegen ohne von der Erde überhaupt Notiz zu nehmen und dann in den Tiefen des Weltalls verschwinden, während diejenigen, die am LHC erzeugt werden, wegen der sich neutralisierenden Kollisionsgeschwindigkeiten oftmals auf der Erde verbleiben.

Dieser Einwand ist für ungeladene Mikro Schwarze Löcher zutreffend, so dass man in diesem Fall auf ihr Verhalten bei Weissen Zwergen und bei Neutronensternen zurückgreift. Anders aber ist das bei elektrisch geladenen oder mit einer Farbladung versehenen Mikro Schwarzen Löchern, weil diese in der Erde "steckenbleiben". Dieser Fall muss bei den Sicherheitsanalysen ebenfalls berücksichtigt werden und wurde auch berücksichtigt: In diesem Fall wird die Ungefährlichkeit solcher elektrisch- und/oder farbgeladenen Mikro Schwarzer Löcher daraus hergeleitet, dass solche seit der Entstehung der Erde vor über 4 Milliarden Jahren erzeugt und in der Erde steckengeblieben sein müssen und der Erde in dieser Zeitspanne keinen Schaden zugefügt haben.

In der Natur hat man übrigens im Gegensatz zur elektrischen Ladung bezüglich der Farbladung bislang nur farb-neutrale Teilchen beobachtet. Stichwort: Color confinement. Dennoch wird dieser Fall in den Sicherheitsstudien ebenfalls untersucht.
 
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