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Kosmologie: Wurmlöcher im Labor

Zwei Schwarze Löcher, die durch ein Wurmloch miteinander verbunden sind, könnten eines der größten Rätsel der Kosmologie lösen. Nun haben Physiker eine Möglichkeit vorgeschlagen, ein solches Szenario im Labor umzusetzen - ganz ohne Schwarze Löcher, aber mit ultrakalten Atomen.
Ein Wurmloch, wie es ganz bestimmt nicht aussehen würde, wenn man es von außen angucken könnte. Was man nicht kann.Laden...

Manche physikalische Theorien klingen mehr nach Sciencefiction als nach der Wirklichkeit. Ein Beispiel dafür ist ein Szenario, bei dem zwei Schwarze Löcher durch die Gesetze der Quantenmechanik miteinander verbunden sind. Das bedeutet, dass alles, was mit einem der beiden kollabierten Sterne geschieht, augenblicklich den anderen beeinflusst – unabhängig davon, wie weit sie voneinander entfernt sind. Sollte eine solche Verbindung tatsächlich existieren, könnte das eines der größten Rätsel der Kosmologie lösen.

Dringt Information in ein Schwarzes Loch ein, beispielsweise indem ein Quantenteilchen hineinfällt, wird sie extrem schnell bis zur Unkenntlichkeit verzerrt. Dieser Umstand bereitet Wissenschaftlern seit Jahrzehnten Bauchschmerzen. Denn eigentlich besagen die Gesetze der Quantenmechanik, dass Information, genauso wie Energie, nicht vernichtet werden kann.

Einige Forscher haben einen Ausweg vorgeschlagen: Die Information über ein Quantenteilchen könnte nach gewisser Zeit aus einem anderen Schwarzen Loch entweichen, das mit dem ersten verbunden ist. In diesem Fall wirkt es, als sei das Teilchen über eine Abkürzung durch die Raumzeit gereist. Die quantenmechanische Verbindung zwischen den kollabierten Sternen entspricht dann einem Wurmloch.

Natürlich ist ein solches Ereignis bisher reine Spekulation. Die heutige Technologie ist weit davon entfernt, derartige Phänomene nachweisen zu können. Doch Physiker um Sepehr Nezami von der Stanford University haben nun einen Vorschlag ausgearbeitet, um die geschilderten Prozesse tatsächlich experimentell zu beobachten …

August 2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft August 2020

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  • Quellen

Brown, A. R. et al.: Quantum gravity in the lab: Teleportation by size and traversable wormholes. ArXiv 1911.06314, 2019

Gao, P. et al.: Traversable wormholes via a double trace deformation. Journal of High Energy Physics 151, 2017

Landsman, K. A. et al.: Verified quantum information scrambling. Nature 567, 2019

Yoshida, B., Yao, N. Y.: Disentangling scrambling and decoherence via quantum teleportation. Physical Review X 9, 2019