Elektronenbeugung an BaTiO3-Monokristallen

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Artikel 2: Schwarze Löcher in der Mikrowelt?

Zahlreiche theoretische Hypothesen [1,2,3] und experimentelle Ergebnisse [4,5] überzeugen uns davon, dass es in der uns umgebenden Welt ein besonderer Zustand der Materie existiert, der als "Schwarze Löcher" bezeichnet wird. Die Vermutung über die gigantische Größe dieser Objekte weicht der Vorstellung über mögliche Existenz der Schwarzen Löcher auch in der Mikrowelt [6]. Dabei fehlen noch die Veröffentlichungen über mögliche Experimente zur Entdeckung der Schwarzen Löcher auf der Erde. Sehr vereinfacht ausgedrückt, versteht man unter dem Begriff "Schwarzes Loch" einen Teil des Raumes, der die Materie aus der nahen Umgebung absorbiert, unter anderem auch vorbeifliegende Elementarteilchen, z. B. Elektronen.

Im Rahmen unserer experimentellen Untersuchungen der Elektronenbeugung an BaTiO3-Monokristallen bei einem Beschleunigungspotential von 50 KeV in den Jahren 1970-1972 wurde von einigen Anomalien der Streuung berichtet [7]. Eine detailliertere Untersuchung der damals erhaltenen Negativaufnahmen mit Hilfe eines Stereo-Mikroskops ( 2002-2005) überzeugten uns von der Notwendigkeit einige Abbildungen hervorzuheben, die möglicherweise die Existenz der Schwarzen Löcher im Mikrokosmos beweisen.

Die Untersuchungen wurden mit dem Ziel, die Domänenstruktur zu systematisieren [8] und Besonderheiten des Phasenübergangs der BaTiO3-Monokristalle bei 120C festzustellen [9], durchgeführt. Theoretische Grundlagen, technische Besonderheiten und optische Schemen der Elektronenbeugung an BaTiO3-Monokristallen wurden in zahlreichen Übersichten, z. B. [10] dargestellt.

Im Fall der Elektronenbeugung an BaTiO3-Monokristallen kann man die gestreuten Teilchen bedingt in 3 Gruppen unterteilen. Zur ersten Gruppe gehören Elektronen, die keine Zusammenstöße mit Atomen erfahren, sie bilden das sogenannte Zentralmaximum. Zur nächsten Gruppe gehören Elektronen, die einzelne Zusammenstöße mit Atomen erfahren, diese bilden die Beugungsmaxima. Zur dritten Gruppe gehören Elektronen, die zahlreiche Zusammenstöße in Richtung der Beugungsmaxima erfahren, sie verursachen eine gleichmäßige Schwärzung der Photonegative über die sich das zentrale Maximum und Breggische Maxima erheben. Gemäß der modernen Gesetze der Physik der Elektronenbeugung sollte auf den Photonegativen nichts anderes zu sehen sein, vorausgesetzt man kann technologische Fehler bei Herstellung und weiterer Entwicklung der Negative in chemischen Lösungen ausschließen.

Ein grundsätzliches Schema der optischen Elektronenstreuung ist auf der Abbildung 1 dargestellt. Dieses Schema der Beobachtung ist den Schemas der astronomischen Beobachtung von "Schwarzen Löcher" sehr ähnlich [11].

Anmerkung I Wenn das Negativ auf das Photopapier projiziert wird, sehen die Beugungsmaxima wie weiße Flecke aus. Kleiner Fleck auf dem Negativ, den keine Elektronen erreichten, sieht wie ein kleiner schwarzer Fleck aus [Abb. 1a]

Anmerkung II Man kann Aufnahmen von ähnlichen Flecken auf gewöhnliches Photopapier machen, dabei wird der Fleck hell.

Anmerkung III Wenn die Projektion des Flecks auf den Photofilm nur teilweise geschah, bzw. wenn die Zeit nur einen Bruchteil von der Belichtungszeit betrug, dann erhalten wir einfach Flecke die zur Hälfte oder nur teilweise geschwärzt sind.

Abbildung 1a

Auf der Aufnahme sind zwei große helle Flecke zu sehen - das zweigeteilte Zentralmaximum. Zwischen ihnen und daneben sieht man kleine helle Flecke, die durch Breggische Beugungsmaxima gebildet wurden. Auf dem oberen hellen Zentralmaximum ist sehr deutlich ein kleiner schwarzer Fleck zu sehen.

In diesem Fall wurde das Negativ mit dem Elektronenbeugungsbild um Faktor 2 vergrößert. Der Abstand zwischen 2 Breggischen Maxima beträgt in der Umkehrung 2 A. Über die reale Vergrößerung des Flecks lässt sich nur schwer etwas sagen, weil die genaue Vergrößerung der Magnetlinsen bei der Durchführung des Experimentes unklar ist.



Abbildung 1b

Eine vergrößerte Abbildung des Flecks auf dem Positivfilm. So reell sieht das Negativ aus, auf den die Elektronen fallen. Gut zu sehen sind der zentrale und die 2 Beugungsmaxima. Der schwarze Fleck (Abb. 1a) ist jetzt als weißer runder Fleck zu sehen. Die Abbildung ist umgekehrt, der weiße Streifen auf der Abb. 1a ist jetzt als schwarze Linie zu sehen.



Abbildung 2a

Eine weitere optische Vergrößerung mit Hilfe des Mikroskops.



Abbildung 2b

Maximale Vergrößerung des Flecks mit Hilfe des Stereomikroskops. Der Fleck ist nicht symmetrisch. Rechts ist ein Areal zu sehen, der möglicherweise durch einen schrägen Strahleinfall gegeben ist.



Abbildung 3a

Abbildung eines der Flecke, die auf dem Negativ entdeckt wurden. Es wurde ein Versuch unternommen, die Zone um den Fleck hervorzuheben.



Abbildung 3b

Photoaufnahme eines Flecks, der sich auf dem Negativ mit Trägerplatte aus Glas befand. Im Gegensatz zu vorhergehenden Abbildungen, auf welchen Aufnahmen gezeigt werden, die auf Röntgenfilmen gemacht wurden, wobei diese durchleuchtet worden sind, d. h. das Licht ist immer durch das Negativ gegangen, wurde in diesem Fall das Negativ von oben und von unten beleuchtet. Es sind zahlreiche Fehlstellen des Photomaterials und unten der Rand des Negativs zu sehen.



Abbildung 4a

Eine der Abbildungen des Flecks, die mit Hilfe eines gewöhnlichen Farbnegativs in Durchsicht aufgenommen wurde. Der Bereich um den Fleck ist ein wenig dunkel. Dies kann davon bezeugen, dass einige Elektronen auf das Negativ gefallen sind bevor sie in die vom Fleck begrenzt Zone getreten sind.

Abbildung 4b

Photoaufnahme des Flecks vom Negativ in Durchsicht. Sehr gut ist der asymmetrische Areal zu sehen.

Die vorgestellten Photoaufnahmen (Abb. 1-4) könnten ein Beweiß dafür sein, dass "Schwarze Löcher" auch im Mikrokosmos existieren, wobei sie sich als Teilchen zeigen, die Elektronen während der Elektronenbeugung an ferroelektrischen Kristallen absorbieren, gleichzeitig sind auch Spuren von anderen, noch nicht identifizierten Elementarteilchen zu sehen. Weiterhin sind auf den Photoaufnahmen gut Bahnen zu sehen, die möglicherweise mit den "Schwarzen Löcher" im Zusammenhang stehen (Abb. 1a, 1b, 2a, 4b). Auf anderen Abbildungen sind diese Bahnen weniger zu sehen.

Wir lassen beiseite Diskussionen darüber, warum oben beschriebene "Schwarze Löcher" mit modernen Nachweismethoden von Elementarteilchen nicht entdeckt wurden. Möglicherweise haben Flecke, die in unseren Untersuchungen auf Photonegativen entdeckt wurden, weder elektrische Ladung noch Masse nach unserer Vorstellung und wurden deswegen nicht registriert.

Andere Begründung könnte die Tatsache liefern, dass BaTiO3-Monokristalle nur sehr wenig mit dem Verfahren der Elektronenbeugung in Durchlicht erforscht wurden, da solche Experimente nur sehr schwer durchzuführen sind.

Die Lebensdauer der "Schwarzen Löcher" in unseren Erforschungen kann nur ungefähr geschätzt werden. Die gewöhnliche Dauer der Belichtung der Photonegative mit dem Elektronenbündel beträgt ca. 1 Sekunde. Wie die experimentellen Ergebnisse zeigen ist der Kontrast in diesem Fall maximal. Auf zwei benachbarten Aufnahmen wurde ein nochmaliges Erscheinen des Flecks nicht beobachtet. Die Dauer der Strahlung der Flecke kann einen Teil der Belichtungszeit betragen, abhängig von der Überlagerung der Zeiten t0 und t1, wobei t0 die Lebensdauer der erforschten Flecke und t1 die Belichtungszeit ist.

Es ist praktisch unmöglich festzustellen, ob der Fleck am Anfang oder am Ende der Belichtungszeit auf den Negativen aufgetreten ist, da der Kontrast gleich sein würde. Dennoch ist zu erwarten, dass auf den Negativen Flecke existieren, bei welchen die Überlagerungszeit z. B. 0,5 oder 0,25 Sekunden beträgt, die Flecke sollten in diesem Fall ausreichenden Kontrast haben. Außerdem sollte die Zahl solcher "Halbkontrast"-Flecke bedeutend größer sein, als die Zahl "reiner" Flecke, bei welchen die Lebensdauer größer oder gleich der Belichtungszeit ist.

Literaturnachweis

1. Schwarzschild, K., 1916, Sitz der Dtsch. Akad. Wiss. Berlin, Kl. Phys. Tech., 189

2. Oppenheimer, J. R. & Volkoff, G. M. 1939, Phys. Rev., 55, 374

3. Wilms, J., "X-rays From Galactic, Black Holes - Theory and Observation", Dissertation 1998, Universität Tübingen

4. Freedman, R. A., Kaufmann, W. J., "Universe - 6th ed.", 551, W. H. Freeman and Company, New York, 2002

5. Greiner,J., Cuby, J. G., McCaughrean, M. J., "An unusually massive stellar black hole in the Galaxy", 2001, Letters to nature , Vol 414, Page 522

6. Horowitz, G. T., "Quantum States of Black Holes", Symposium on Black Holes and Relativistic Stars, University of California, 1996

7. Wall, A., "Unerwartete Photonenstrahlung während der Elektronenbeugung an BaTiO3-Monokristallen", Optik 90, No. 4 (1992) 187

8. Bursian, E. V., "Nichtlineare Kristalle (Bariumtitanat)", Page 157-163, Verlag Nauka, Moskau 1974

9. Bursian, E. V., Wall, A. B., Trunov, N. N., "Unbeständige modulierte Strukturen in der Nähe des Phasenübergangs", Solid State Physics, vol. 19, Nr. 6, 1977, Page 1890

10. Hirsch, P. B., "Elektron Microscopy of thin cristals", London, Butterworths, 1965





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