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Neutrino mit Energierekord könnte von explodiertem Schwarzen Loch stammen


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It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.

Ein vor zweieinhalb Jahren entdecktes Neutrino, das den damaligen Energierekord regelrecht pulverisiert hat, könnte von einem explodierenden Schwarzen Loch stammen. Das meinen zumindest eine Physikerin und ein Physiker des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und erklären, dass das gleich mehrere grundlegende Fragen der Physik beantworten könnte. Damit hätten wir den ersten experimentellen Nachweis für sogenannte primordiale Schwarze Löcher, die erste Messung der Hawking-Strahlung und einen gewichtigen Hinweis darauf, dass die sogenannte Dunkle Materie größtenteils auf Schwarze Löcher zurückgeht. Erst vor wenigen Tagen hat eine andere Forschungsgruppe behauptet, dass eine Explosion eines winzigen Schwarzen Lochs längst nachweisbar sein sollte.

Gefunden wurde das Rekordteilchen mit dem europäischen Observatorium Cubic Kilometre Neutrino Telescope (KM3NeT) am 13. Februar 2023. Es hatte eine Energie von 220 Petaelektronenvolt, das war mehr als das Zwanzigfache des bis dahin energiereichsten Neutrinos. Diese elektrisch neutralen, weitgehend masselosen Teilchen werden bei besonders energiereichen Ereignissen im All freigesetzt, über die sie mehr verraten sollen. Ihr Nachweis ist aber extrem schwierig, weil sie sich beinahe mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und fast nie eine Wechselwirkung mit Atomen eingehen. Deshalb können sie sogar die Erde mehr oder weniger ungehindert durchqueren. Nur ganz spezielle Observatorien können sie überhaupt nachweisen und ihre Eigenschaften ermitteln.

Das Forschungsteam vom MIT meint nun, dass das Rekordteilchen beim explosiven Ende eines winzigen Schwarzen Lochs entstanden sein könnte. Dabei beziehen sie sich auf sogenannte primordiale Schwarze Löcher. Diese winzigen Objekte sind laut den zugehörigen Theorien direkt nach dem Urknall aus der vorhandenen Materie entstanden und nicht wie die anderen aus dem Kollaps von Sternen. Der Begriff leitet sich vom lateinischen Wort „primordium“ („erster Anfang“) ab. Bislang wurden diese PBH (Abkürzung der englischen Bezeichnung) nur theoretisch beschrieben, es ist unklar, ob es sie wirklich gibt. Bislang ist man zudem davon ausgegangen, dass sie vergleichsweise selten explodieren sollten, ein Nachweis wäre dann extrem unwahrscheinlich.

Dass Schwarze Löcher nicht komplett unsichtbar sind, sondern Teilchen ausstrahlen sollten, hat der britische Physiker Stephen Hawking erkannt. Nach ihm wurde diese Hawking-Strahlung benannt, aber weil es sich um extrem niedrige Mengen handelt und die großen oder supermassereichen Schwarzen Löcher sehr weit entfernt sind, galt es bisher als ausgeschlossen, sie nachweisen zu können. Sollte es primordiale Schwarze Löcher geben, wäre das aber anders. Die winzigen Objekte sollten durch die Abgabe der Teilchen nicht nur schrumpfen, sondern auch immer heißer werden. Wenn es am Ende kleiner ist als ein Atom, sollte es in einer finalen Explosion vergehen, erklärt das MIT.

Alexandra Klipfel und David Kaiser haben nun errechnet, welche Teilchen bei solchen Explosionen freigesetzt werden sollten. Unter anderem wären das 1020 Neutrinos, die jeweils auf etwa 100 Petaelektronenvolt an Energie kommen. Das ist genau in dem Bereich des Rekordteilchens vom KM3NeT. Die Explosion hätte sich demnach in einer Entfernung von 2000 AE ereignet, das ist die zweitausendfache Distanz zwischen Erde und Sonne. Darüber hinaus haben die beiden errechnet, wie viele primordiale Schwarze Löcher in einem bestimmten Gebiet explodieren müssten, um ähnliche Neutrinonachweise des Detektors IceCube im Eis der Antarktis zu erklären. Pro Jahr müssten demnach in einem Würfel mit der Kantenlänge von einem Parsec (3,26 Lichtjahre) in unserem Teil der Milchstraße 1000 PBH explodieren.

Noch handele es sich aber um eine Theorie; um sie zu bestätigen, brauche es deutlich mehr Funde derart energiereicher Neutrinos. Erst vor wenigen Tagen hat ein Forschungsteam von der nicht weit entfernten University of Massachusetts seine Forschungsarbeit vorgestellt, in der es ebenfalls um die finalen Explosionen primordialer Schwarzer Löcher geht. Diese würden unter bestimmten Umständen viel häufiger explodieren, als bislang angenommen, hieß es darin. Sollte das stimmen, läge die Wahrscheinlichkeit, solch eine in den nächsten zehn Jahren beobachten zu können, bei über 90 Prozent, hieß es dazu. Die zeitgleich am MIT erstellte Forschungsarbeit zu den Neutrinofunden wurde jetzt in den Physical Review Letters veröffentlicht.


(mho)



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Vodafone: 2G-Ende bis 2028 und neue eCall-Generation


Vodafone schickt das 2G-Netz in den Ruhestand und hat seine Planungen für die Abschaltung der fast 40 Jahre alten Mobilfunktechnik konkretisiert: Das Unternehmen wird die 2G-Dienste für Privat- und Geschäftskunden im September 2028 deaktivieren.

Für besonders kritische IoT-Anwendungen bleibe das 2G-Netz von Vodafone nach Angaben des Unternehmens jedoch bis Ende 2030 geöffnet, auch um einen reibungslosen Übergang auf neue Technologien zu gewährleisten. Die für 2G verwendeten Frequenzen sollen stattdessen beim LTE- und 5G-Netz für mehr Tempo sorgen.

Außerdem profitiert der ländliche Raum vom Aus für 2G, verspricht Vodafone: Im Rahmen des laufenden Netzausbaus erhalten die letzten verbleibenden Netzbereiche, die bisher nur mit 2G versorgt sind, noch vor dem 2G-Aus eine 4G- oder 5G-Versorgung.

Durch das Abschalten von 2G erhöht sich für LTE und 5G im sogenannten Low Band die verfügbare Bandbreite. Daraus resultiert laut Vodafone ein Kapazitätsgewinn von rund zehn Prozent. Das bedeutet, dass mehr Daten gleichzeitig übertragen werden können und die Geschwindigkeit für Mobilfunknutzer steigt.

Der Großteil der Vodafone-Kunden nutze bereits Geräte, die 4G und 5G unterstützen, gibt Vodafone an. Für diejenigen, die noch ältere Handys oder Sensoren verwenden, sei ein Wechsel auf modernere Endgeräte notwendig. „Zudem steigt der Anteil der Kunden, die über LTE telefonieren, stetig weiter an“, betont Tanja Richter. Ob ein Handy 4G oder 5G unterstützt, verrät demnach meist ein Blick aufs Display: „Tauchen dort die Kürzel 4G, LTE oder 5G auf, besteht für Kunden kein Handlungsbedarf“, sagt Tanja Richter.

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Es gibt viele neue Techniken auf dem Markt, die ältere IoT-Geräte (z. B. Energiezähler) unterstützen, geringe Bandbreiten benötigen und energiesparend sind. Bis 2030 wird der Anteil solcher Systeme, die Maschinennetze wie CAT-M und NB-IoT nutzen, stark anwachsen, glaubt Vodafone. Technologien wie CAT-M und NB-IoT sind für IoT-Dienste prädestiniert, da sie über mehr Leistung und Kapazität als ältere Techniken verfügen. Mit 5G RedCap stehe zudem eine neue, besonders energiesparende IoT-Technologie auf Basis von 5G in den Startlöchern.

Mit 2G verschwindet auch die Grundlage für die aktuelle eCall-generation. Diese automatische Notruftechnik sorgt seit 2018 für schnellere Hilfe. Wie Vodafone mitteilt, soll der Nachfolger „Next Generation Emergency Call“ (NG eCall) im Januar 2026 starten. Jetzt schaltet Vodafone an ersten Mobilfunkstationen die neue Notruftechnik für Tests der Autoindustrie frei.

Im Gegensatz zum bisherigen System werde der Notruf bei NG eCall nicht mehr über die fast 40 Jahre alte Mobilfunktechnologie 2G (GSM) gesendet, erklärt Vodafone. Diese will der Mobilfunkanbieter ab September 2028 für Industrie und Privatverbraucher abschalten. Stattdessen wird die Sprechverbindung demnach über das IP-basierte 4G-(LTE)-Netz hergestellt.

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Dank schnellerer Datenübertragung bietet NG eCall darüber hinaus Möglichkeiten, die über das bisherige Notrufsystem hinausgehen. So ist es nach Vodafone-Angaben zum Beispiel vorstellbar, dass künftig auch neben den Standort- und Fahrzeugdaten weitere Informationen an die Notrufzentrale übermittelt werden – zum Beispiel Live-Bilder vom Unfallort oder mit entsprechender Freigabe auch die Gesundheitsdaten der Fahrzeuginsassen. Damit könnten Einsatzkräfte einen noch besseren Überblick erhalten und präziser Hilfe leisten.

Rettungskräfte würden damit künftig schneller als bisher einen umfassenden Überblick über das Unfallgeschehen erhalten und könnten Rettungsmaßnahmen noch zielgerichteter einleiten, betont Tanja Richter, Technik-Chefin bei Vodafone. „Wir schalten die Mobilfunktechnik dafür jetzt erstmals im Netz frei“, sagt Richter.

Ab Januar 2026 wird das Notrufsystem der neuesten Generation in Europa für alle neuen Fahrzeugmodelle zur Pflicht, um eine Zulassung zu erhalten. Ab Januar 2027 muss NG eCall in allen Neufahrzeugen eingebaut werden. Damit die neue Technik für Fahrzeug-Notrufe funktioniert, müssen auch die Mobilfunknetze und die Notruf-Leitstellen das System ab 2026 unterstützen. Die bundesweite Freischaltung von NG eCall im Mobilfunknetz will Vodafone im Januar vornehmen.

Die aktuelle eCall-Generation ist seit 2018 in der gesamten EU Pflicht für alle neuen Pkw und leichten Nutzfahrzeuge. Das System verkürzt die Reaktionszeiten der Rettungsdienste bei Verkehrsunfällen, indem es bei schweren Unfällen automatisch eine Telefonverbindung an die Notrufnummer 112 absetzt und wichtige Informationen wie den Unfallort übermittelt. Die Notruf-Kommunikation erfolgt über die Mobilfunknetze 2G (GSM) und 3G (UMTS). Die 3G-Netze haben die deutschen Telekommunikationsanbieter 2021 abgeschaltet.

Konkretisiert haben sich bei Vodafone die Pläne zur 2G-Abschaltung: Vodafone plant, die 2G-Dienste für Privat- und Geschäftskunden bereits im September 2028 zu deaktivieren. Für besonders kritische IoT-Anwendungen wie eCall bleibt das 2G-Netz von Vodafone bis Ende 2030 geöffnet, um einen reibungslosen Übergang auf neue Technologien zu gewährleisten. Die frei werdenden 2G-Kapazitäten sollen das LTE und 5G Netz von Vodafone noch besser machen.


(nen)



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Analyse: Fossile Förderpläne widersprechen Klimazielen


Zehn Jahre nach dem Pariser Weltklimaabkommen übersteigen die weltweit geplanten Fördermengen an Kohle, Öl und Gas noch immer deutlich das zur Eindämmung des Klimawandels zulässige Maß. Wie aus einem Bericht führender Forschungsinstitute um das Stockholm Environment Institute (SEI) hervorgeht, planen 20 große Förderländer für das Jahr 2030 eine insgesamt mehr als doppelt so hohe Produktion an fossilen Energieträgern, wie mit der Begrenzung der Erderwärmung auf 1,5 Grad Celsius vereinbar wäre. Nach genaueren Angaben in dem Report sind es 120 Prozent mehr.

Bezogen auf das 2-Grad-Ziel liegt das Produktionsvolumen rund 77 Prozent über dem Zielwert. Damit übersteigen die Werte sowohl für die 1,5- als auch für die 2-Grad-Grenze diejenigen des vorherigen Berichts aus dem Jahr 2023. Im Vergleich zu der damaligen Analyse planen die Staaten den Angaben zufolge zusammengenommen etwa eine noch stärkere Kohleförderung bis 2035 und Gasförderung bis 2050 als sie sich 2023 vorgenommen hatten. Dies gefährde die globalen Klimaziele, warnen die beteiligten Forscher.

Die Pläne widersprechen laut Bericht zudem den Erwartungen, dass die weltweite Nachfrage nach Kohle, Öl und Gas unter den derzeitigen politischen Maßnahmen vor 2030 ihren Höhepunkt erreichen wird.

„Dieser Bericht soll zugleich Warnung und Wegweiser sein“, erklärte die frühere UN-Klimachefin Christiana Figueres. Unweigerlich würden erneuerbare Energien wie Wind- und Solarkraft die fossilen Brennstoffe vollständig verdrängen. Man brauche jedoch jetzt entschlossenes Handeln, um die Lücke rechtzeitig zu schließen und einen fairen Übergang zu den Erneuerbaren voranzutreiben, wurde Figueres in einer Mitteilung zitiert.

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Als problematisch betrachten die Autoren des Berichts vor allem höhere staatliche Förderquoten für die Kohle- und Gasproduktion. Öffentliche Gelder für fossile Projekte seien „Fehlinvestitionen“, die noch dazu menschliche und ökologische Kosten nach sich zögen, monierte Co-Autor Neil Grant.

Im 2015 geschlossenen Klimaabkommen von Paris haben sich Staaten weltweit dazu verpflichtet, die Erderwärmung auf deutlich unter 2 Grad und möglichst aber auf 1,5 Grad über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Dafür muss der Ausstoß menschengemachter klimaschädlicher Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO₂) drastisch und kontinuierlich zurückgehen. Diese Gase werden zum größten Teil durch die Verbrennung der fossilen Brennstoffe Kohle, Öl und Erdgas verursacht. Die nächste Weltklimakonferenz findet Mitte November in Belém in Brasilien statt.

Die 20 analysierten Länder sind für rund 80 Prozent der weltweiten Produktion fossiler Brennstoffe verantwortlich. Unter ihnen ist auch Deutschland, dessen prognostizierter schnellerer Kohleausstieg und Weg zu einem 80-prozentigen Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung bis 2030 in dem Bericht als Positivbeispiele für den Übergang zu sauberen Energien genannt werden. Bereits 2023 zählte die Bundesrepublik demnach zu den wenigen Ländern, die konkrete Szenarien zur fossilen Förderung veröffentlicht hatten, die mit den nationalen und globalen Klimazielen vereinbar waren.


(afl)



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Jetzt in der Make 5/25: Energie im Griff


Ob zu Hause oder unterwegs: Wer Energie clever nutzt, macht sich nicht nur unabhängiger, sondern kann auch bares Geld sparen. Die benötigte Technik wird zum Glück immer erschwinglicher und die Maker-Community arbeitet fleißig an Lösungen, mit denen sich Photovoltaik, Wärmepumpe und Co. optimal nutzen lassen. In der Make 5/25 präsentieren wir diesmal gleich drei praktische Projekte zum Thema Energienutzung und liefern mit anschaulichen Anleitungen das nötige Know-how, um direkt durchzustarten.

Mit unserem mobilen, selbstgebauten Photovoltaik-Anhänger kann man den Strom überall dorthin mitnehmen, wo man ihn benötigt. Er ist mit genügend PV-Modulen ausgestattet, um bis zu 2165 Watt zu erzeugen, und die Panels lassen sich in geparkter Position per Knopfdruck ausklappen, um sie zur Sonne auszurichten. Aber auch zugeklappt kann man während der Fahrt Energie tanken, um sie etwa später auf dem Campingplatz zu nutzen. Wie das Aluminium-Gerüst im Anhänger konstruiert ist und die Mechanik funktioniert, erklären wir in der Make 5/25. Die elektronische Verschaltung folgt im nächsten Heft.



Der Sonne hinterher: Mit dem PV-Anhänger hat man die mobile Energiestation immer dabei.

Die Wärmepumpenserie Aquarea von Panasonic ist weit verbreitet. Doch so beliebt sie auch ist, lässt sie sich nicht ohne Weiteres ins Smart Home einbinden, um sie wirklich effizient nutzen zu können. Hier kommt das DIY-Projekt HeishaMon ins Spiel. Diese Open-Source-Platine auf ESP-Basis kann seriell mit der Wärmepumpe kommunizieren, alle relevanten Statuswerte auslesen und erlaubt sogar Eingriffe in das System: Temperatursollwerte ändern, Betriebsmodi umschalten oder die Wärmepumpe gezielt abschalten – alles kein Problem. Zudem bietet das Projekt eine einfache Integration in Home Assistant und ist unkompliziert zu installieren. Der Artikel in der Make 5/25 zeigt, was das Board kann und wie es sich anschließen und in Betrieb nehmen lässt.



Mit HeishaMon lassen sich Wärmepumpen der „Panasonic Aquarea“-Serie effizienter nutzen.

Einen Wohnwagen auszubauen, bedeutet oft auch, ihn mit einer geeigneten 230-V-Elektrik zu versehen. Möchte man das VDE-konform durchführen, gibt es einiges zu beachten. Denn was auf den ersten Blick richtig verkabelt scheint (und vielleicht auch schon funktioniert), kann bei genauerer Betrachtung oder inkorrekter Verkabelung auf dem Campingplatz gefährliche Sicherheitslücken aufweisen. Anhand eines Praxisbeispiels beschreiben wir, wie man Fallstricke erkennt und mit einer selbstgebauten, kleinen Umschaltbox Sicherheitsrisiken und Probleme vermeidet. Allerdings sollte der Umbau in jedem Fall von einer qualifizierten Elektrofachkraft durchgeführt oder geprüft werden.



Beim Verlegen von Elektrik im Wohnwagen hat eine sorgfältige und sichere Planung oberste Priorität.

Die Ausgabe 5/25 ist online und am Kiosk erhältlich. Mit einem unserer Abos lag das Heft sogar bereits im Briefkasten. Außerdem können Sie die Make bequem als Printversion oder PDF im Heise Shop bestellen – bis zum 26.9. sogar versandkostenfrei. Wenn Sie die Make lieber digital lesen, können Sie das in unseren Apps für iOS und Android. Online finden Sie auch das Inhaltsverzeichnis der Make 5/25.


(akf)



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