készítsünk otthon! - · pdf filebarnaföldi gg:...

Készítsünk fekete lyukat

otthon!

Készítsünk fekete lyukat otthon!

BH@HOME

Barnaföldi Gergely Gábor, Bencédi Gyula

MTA Wigner FK Részecske és Magfizikai Kutatóintézete

AtomCsill 2012, ELTE TTK Budapest

Budapest, 2012. október 18.

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 4

Tartalom

● Fekete lyukak égen s földön

● Hogyan láthatunk fekete lyukakat?● Hogyan születik a fekete lyuk?

● Készítsünk fekete lyukat tudományosan!● Készítsünk fekete lyukat otthon!

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 5

Figyelem ne kísérletezzünk otthon!

A fekete lyuk nem játék!

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 6

Fekete lyukak égen s földön?

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 7

Fekete lyuk történet

Rev. John Mitchell levele Henry Cavendishnek

1783. május 26.

● Mindent elnyelő objektumra mindig van volt és lesz igény....

● Első írásos emlék:

,,If there should really exist in nature any bodies, whose … light could not arrive at us … we could have no information from sight; yet, if any other luminous bodies should happen to revolve about them we might … infer the existence of the central ones.”

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 8

Fekete lyuk – ahogy könnyű elképzelni

M1 M

2M

3 M4

< < < <

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 9

● Pierre Simon Laplace (1796) „dark stars” – sötét csillagok.

● Albert Einstein: általános relativitáselmélet (1915)

● Karl Schwarzschild: Einstein téregyenletek megoldása statikus gömbszimmetrikus téridőben → eseményhorizont, Schwarzschild sugár: R

sch = 2GM/c2

● Orest Chwolson (1924) A. Einstein (1936) Gravitációs lencsehatás masszív objektumok által

● Fritz Zwicky (1937) Galaxishalmaz is okozhatja

● 1979: Kitt Peak Nemzeti obszervatórium, 2.1m teleszkópjával megfigyelt SBS 0957+561 „Twin QSO” Két azonos szillagszerű objektum? Hogy lehet?

Fekete lyuk: a megvilágosodás felé...

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 10

Hogyan születik a fekete lyuk?

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 11

● Összeroppant csillag-maradvány átesik az esemény-horizintján

● Fény és információ nem jut ki az esemény-horizonton túlra

● Ahogy látható:

akkréciós korong

gravitációs lencsehatás

BH-csillag kettős

● Falánk jószág!

A fekete lyuk születése

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 12

● Több dimenziós téridőben (LXD, azaz Nagy extra dimenziók mellett), keletkezhet-nek mikroszkópikus fekete lyukak

● Ezektől kellene félnünk?

● Lássuk a CERN-es videót!

A fekete lyuk születése

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 13

Hmmm....

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 14

… és semmi cicó – az erő velünk van!● 2012. október 16.

sajtóközlemény

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 15

Hogyan láthatunk fekete lyukakat?

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 16

Látszik-e a fekete lyuk a képen?

Menjünk távolabb!

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 17

Fekete lyuk, ahogy elképzeljük

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 18

Fekete lyuk, ahogy elképzeljük

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 19

Reméljük, hogy látszik...

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 20

Tényleg látszik a hazása: Einstein gyűrű

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 21

Távoli galaxisok képei

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 22

Készítsünk fekete tudományosan!

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 23

● Fúrunk egyet...

● Ha összegyűjtünk sok nagy tömeget...

● Ha elég nagy energiás ütközéseket csinálunk

● Ha otthon körbenézünk a konyhában...

Fekete lyuk készítése tudományosan

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 24

Szolgálati közlemény...

Nos, miután feladatunknak érezzük, hogy óvjuk a jövő fizikus-

nemzedéket, ezért nem mutatunk be igazi fekete

lyukat a jelenlévőknek, azonban megfigyelhető hatását igen...

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 25

Einstein gyűrűk – gravitációs lencsehatás

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 26

Einstein gyűrűk – gravitációs lencsehatás

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 27

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 28

Egy kis téridő optika...

Téridő szerkezet Optikai probléma

A görbült téridőben a fény útja is görbül, ez hasonló a helyfüggő törésmutatójú anyagok optikai viselkedéséhez.

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 29

Egy kis optika...

● Olyan, mintha helytől változó törésmutató lenne...

● Ezt a jelenséget mi jól ismerjük, hiszen ez a délibáb vagy fata morgana

● Itt a légrétegek törésmutatója változik a 5-15 °C-os hőmér-sékletkülönbség hatá- sára

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 30

Egy még egy kis optika... ● Snellius-Descartes tv.

α a beesési szög

β a törési szög

c1, c

2 a közegbeli

fénysebesség

n12

a relatív törésmutató

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 31

Egy kicsit több optika...

r

i

e(x)

D

x ● Snellius-Descartes tv. kis szögekre: sin(x) = x

● Einstein levezetéséből

● A görbe deriváltja

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 32

Különböző ,,tömegeloszlású” lencsék

Tömegpont Gázgömb Spirálgalaxis

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 33

Különböző ,,tömegeloszlású” lencsék

Tömegpont Gázgömb Spirálgalaxis

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 34

Különböző ,,tömegeloszlású” lencsék

Tömegpont Gázgömb Spirálgalaxis

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 35

Készítsünk fekete lyukat otthon...

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 36

Kell egy fogékony társaság!

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 37

Rendes háztartásban van fekete lyuk...

Tömegpont Spirálgalaxis

+

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 38

Figyelem! NE kísérletezzünk otthon!

...de azért óvatosan.....

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 39

Mérési összeállítás(ok) Ernyő (plafon)

Fekete lyuk (pohártalp, üveg)

Fényforrás (lézermutató)

Állvány

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 40

Mérési összeállítás(ok)

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 41

3,1415926535897932384626433832795028841971693993751058209749445923078164062862089986280348253421170679821480865132823066470938446095505822317253594081284811174502841027019385211055596446229489549303819644288109756659334461284756482337867831652712019091456485669234603486104543266482133936072602491412737245870066063155881748815209209628292540917153643678925903600113305305488204665213841469519415116094330572703657595919530921861173819326117931051185480744623799627495673518857527248912279381830119491298336733624406566430860213949463952247371907021798609437027705392171762931767523846748184676694051320005681271452635608277857713427577896091736371787214684409012249534301465495853710507922796892589235420199561121290219608640344181598136297747713099605187072113499999983729780499510597317328160963185950244594553469083026425223082533446850352619311881710100031378387528865875332083814206171776691473035982534904287554687311595628638823537875937519577818577805321712268066130019278766111959092164201989

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 42

Lencsék: MTA Wigner FK

Részecske és Magfizikai Intézet,

Technikai Osztály

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 43

Aki nem hiszi, járjon utána....

Barnaföldi GG: Készítsünk fekete lyukat otthon! - Atomcsill 2012.10.18 44