Diplomarbeit in Physik


English version

Two-Dimensional Models of Black Hole Radiation

Mit dieser Diplomarbeit schloß ich im Wintersemester 1999/2000 am Theoretisch-Physikalischen Institut der Friedrich-Schiller-Universität Jena mein 1995 begonnenes Physikstudium ab. Auf Deutsch würde die Arbeit »Zweidimensionale Modelle der Strahlung Schwarzer Löcher« heißen.

Im Jahr 2004 wurde diese Diplomarbeit in der Maturitätsarbeit »Wie schwarz sind Schwarze Löcher?« von Bryan Grob zitiert.

Das Thema der Arbeit

Meine Diplomarbeit gehört in das Fachgebiet der Theoretischen Physik, speziell der Quantenfeldtheorie in gekrümmter Raumzeit. Das zugrundeliegende Phänomen ist der Hawking-Effekt. Er beschreibt die Teilchenstrahlung, die dieser Theorie zufolge von Schwarzen Löchern ausgeht.

Interessant am Hawking-Effekt ist, daß er im Rahmen einer vierdimensionalen Quantenfeldtheorie berechnet werden kann. Eine solche Theorie soll die Welt beschreiben, in der wir nach Einsteins Vorstellungen leben. Leider ist sie aber mathematisch so kompliziert, daß sie nur auf sehr wenige Effekte praktisch anwendbar ist.

Um Anregungen für den Umgang mit der vollen vierdimensionalen Theorie zu bekommen, betrachtet man einfachere Theorien, die sich mathematisch leichter fassen lassen. Eine solche Vereinfachung besteht z.B. darin, daß man nur Systeme betrachtet, die gewisse Symmetrien aufweisen. Dann kann man alle physikalischen Vorgänge mit weniger als vier (z.B. zwei) Koordinaten beschreiben, wodurch der betrachtete Spezialfall leichter handhabbar wird.

Man kann solche Vereinfachungen auf verschiedene Weise vornehmen, und es ist zunächst nicht eindeutig, welches die beste ist. Das Ziel meiner Arbeit war es, verschiedene zweidimensionale Modelle daraufhin zu untersuchen, wie gut sie die vierdimensionale Theorie nachahmen. Der Vergleich wurde anhand der Hawking-Strahlung durchgeführt, da diese sowohl für die zwei- als auch die vierdimensionale Theorie ausreichend gut bekannt ist.


10.10.2013