hochenergetische Kollisionen in der oberen Amtosphäre

14/11/2008 - 02:43 von Hauke Laging | Report spam
[bitte nicht zu ernst nehmen :-) ]

Moin,

in einem Wikipediakoller bin ich gerade darauf gestoßen, dass im LHC
Pakete aus "vielen" Protonen beschleunigt werden sollen. Die
erwàhnen das Argument, dass man vor dem LHC keine Angst haben müsse,
weil stàndig deutlich energiereichere Teilchen auf die Erde
prasseln.

Sie sagen nicht, "Es entstehen keine schwarzen Löcher", sondern, "Die
sind sofort wieder weg". Sie hoffen ja sogar auf deren Entstehung.
Das "sofort wieder weg"-Argument heißt ja letztlich, dass so ein
Miniloch schneller Masse abstrahlt als aufnimmt. Also vermutlich,
dass es "platzt", bevor es auf das nàchste Teilchen trifft.

Wegen der Protonenpakete frage ich mich nun, ob die Analogie zu den
Kollisionen in der Atmosphàre zulàssig ist. Dass die Energien da
höher sind, sei geschenkt. Vielleicht kommt es aber nicht nur auf
die Energie an? Denn das Argument ist ja gerade nicht, dass
Minilöcher am LHC nicht entstehen können. Warum sollte ein Miniloch
aus einem etwa energiereicheren Teilchen gefàhrlicher sein?

Mein Gedanke: Ein solchermaßen entstandenes Miniloch bewegt sich
natürlich weiter, aber deutlich langsamer als das auslösende,
energiereiche Teilchen. Stimmt das, oder machen relativistische
Effekte dann aus 99% c gerade mal 98% c? Ein Miniloch im LHC sollte
sich deutlich langsamer bewegen, weil die kollidierenden Teilchen
etwa gleich große, entgegengesetzte Geschwindigkeit hatten.

Und nun kommt der Unterschied zur Atmosphàre: Da "steht" nun dieses
Miniloch mitten im LHC - und da rast nun ("sofort" nach seiner
Entstehung) mit annàhernd c der Rest des Protonenpakets durch. Wenn
man annimmt, dass die Minilöcher in der àußeren Atmosphàre (mit
ihrer Minidichte) zerfallen, bedeutet das doch nicht zwingend, dass
das auch für ein LHC-Miniloch gilt, weil das "sofort" nach seiner
Entstehung, also noch vor seinem Zerfall, von dem Teilchenstrahl
aufgepumpt wird, entsprechend lànger braucht, um zu zerfallen, und
dann mit hoher Geschwindigkeit (aus den "geschluckten" Protonen)
durch feste Materie rast - und eben nicht durch Luft bei
Pillepalledrücken.


Gute Nacht 8-)

Hauke
http://www.hauke-laging.de/ideen/
Wie können 59.054.087 Leute nur so dumm sein?
 

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#1 Kai-Martin Knaak
15/11/2008 - 03:58 | Warnen spam
On Fri, 14 Nov 2008 02:43:33 +0100, Hauke Laging wrote:

Denn das Argument ist ja gerade nicht, dass Minilöcher am LHC nicht
entstehen können.



Nach aktueller Theorie ist auch das unmöglich -- Allein schon deshalb,
weil es noch nicht gelungen ist, die Gravitation konsistent zu
berücksichtigen. Außerdem gibt es keinen Hinweis, dass sich das Proton,
dass sich bei niedrigeren Energien hervorragend durch drei Quarks
modellieren làsst, bei höheren Energien wie ein Punktteilchen verhalten
sollte. Die Annahme, dass die berüchtigten Mini-SL entstehen könnten, ist
genau das -- Eine Annahme.


Mein Gedanke: Ein solchermaßen entstandenes Miniloch bewegt sich
natürlich weiter, aber deutlich langsamer als das auslösende,
energiereiche Teilchen.



Deutlich vermindern tut sich die kinetische Energie.


Stimmt das, oder machen relativistische Effekte
dann aus 99% c gerade mal 98% c?



Ja. Wobei Du mit 99.9999991% und 99.9% nàher bei der Wahrheit liegst.
Die beiden Teilchen-Pakete treffen unter einem kleinen Winkel
aufeinander. Selbst wenn sich die Impulskomponennten in Strahlrichtung
perfekt wegheben, bleibt eine relativistische Geschwindigkeit senkrecht
zur Strahlrichtung.


weil das "sofort" nach seiner Entstehung, also noch vor seinem
Zerfall, von dem Teilchenstrahl aufgepumpt wird,



Die 14 TeV Energie, die im LHC pro Kollision maximal zur Verfügung steht,
entsprechen einer Masse von 2.5e-20 g. Ein Nanogramm ist ein um mehr als
zehn Größenordnungen schwereres Monster im Vergleich. Die Gravitation
solch eines Mini-SL ist entsprechend schwach. Wie bei allen schwarzen
Löchern wird sie erst bei Abstànden in der Größenordnung des
Schwarzschildradius dominierend. Bei gegebener Masse berechnet sich der
Schwarzschild-Radius zu:
r_S = 2 * G * M / c^2

G = 6.7e-11 m^3/(kg*s^2) ist dabei die Gravitationskonstante
und c = 3e9 m/s die Lichtgeschwindigkeit.

Mit der Masse 2.5e-20 g ergibt sich ein Schwarzschild-Radius von
r_S = 0.4e-12 m

Andere Teilchen müssen also auf etwa ein Femtometer ans das postulierte
Mini-SL herankommen, um ernsthaft hinein gezogen zu werden. Nun stellt
sich auf diesem Maßstab das Teilchen-Paket des LHC als sehr lose Wolke
dar. Auf eine Zielscheibe mit einem fm Umkreis trifft pro Paket mit
eiener Wahrscheinlichkeit von 2e-11 ein Proton. Ein Sechser im Lotto ist
millionenfach wahrscheinlicher. Von einem "Aufpumpen" kann also nicht die
Rede sein.

Aber mal angenommen, es tritt tatsàchlich so eine Kollision ein. Bei
aller spekulativen Teilchenphysik wird die Impulserhaltung immer noch
gelten. Sollte das postulierte Mini_SL eins der Protonen aus dem entgegen
kommenden Strahl aufnehmen, dann wird das Produkt die kinetsche Energie
des Schwerpunkts bekommen. Das ist dann _sehr_ hoch relativistisch und
das Argument mit der natürlichen Teilchenstrahlung zieht wieder.

<(kaimartin)>
Kai-Martin Knaak
http://lilalaser.de/blog

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