Immer wieder finden sich vermeintliche Verbindungen zwischen seltsamen Quantenphänomenen und abstrakten Geometrien. Zumindest theoretisch. Das öffnet allerlei spekulativen Theorien die Tür. Eine davon haben die Stringtheoretiker Leonard Susskind und Juan Maldacena im Jahr 2013 geäußert: Gemäß ihrer als ER = EPR bezeichneten Vermutung könnten verschränkte Quantenzustände durch Wurmlöcher miteinander verbunden sein. Dies könnte der Ausgangspunkt für eine Quantentheorie der Gravitation sein, so die Hoffnung.

Solche theoretischen Überlegungen haben in der Physik aber nur einen Wert, wenn man sie testen kann. Deshalb haben die Physiker Irfan Javed und Edward Wilson-Ewing von der kanadischen University of New Brunswick nun untersucht, wie ein solches Wurmloch, das zwei Raumzeitpunkte miteinander verbindet, ein Wasserstoffatom beeinflussen würde. Damit lasse sich die Stärke eines potenziellen ER = EPR-Effekts abschätzen, erklären die Forscher in ihrer Veröffentlichung, die bald in der Fachzeitschrift »Physical Review Letters« erscheint. 

Wurmlöcher sind hypothetische Gebilde, die zwei Punkte in der Raumzeit wie eine Art Abkürzung miteinander verbinden. Sie sind zwar Lösungen der Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie, aber ob sie wirklich existieren, ist ungewiss. Laut der ER = EPR-Theorie könnten Wurmlöcher mit dem Quanteneffekt der Verschränkung zusammenhängen: wenn also zwei Teilchen selbst über weite Distanzen hinweg so untrennbar miteinander verbunden sind, dass sie sich nur gemeinsam beschreiben lassen.

Wurmlöcher absorbieren elektrische Felder

»Falls sich in der Nähe eines verschränkten geladenen Teilchens ein Wurmloch befindet, könnte ein Teil des elektrischen Feldes in das Wurmloch entweichen«, schreiben Javed und Wilson-Ewing in ihrer Arbeit. »In diesem Fall würde die Stärke der elektrostatischen Wechselwirkung kleiner ausfallen.« Dieses Szenario haben die beiden Physiker nun am Beispiel eines Wasserstoffatoms untersucht, bei dem das Elektron mit dem Proton verschränkt ist. Gemäß ER = EPR müssten die beiden Teilchen also durch ein Wurmloch verbunden sein.

Da ein Teil des elektrischen Felds des Elektrons in das Wurmloch eindringt, verändert sich das Zusammenspiel der Ladungen von Elektron und Proton. Unter anderem müsste sich das in der Hyperfeinstruktur – der Energieaufspaltung in den Spektrallinien von Wasserstoff – bemerkbar machen. Da diese jedoch in der Vergangenheit extrem genau vermessen wurden und hervorragend mit der gängigen Quantentheorie (ohne Wurmlöcher) übereinstimmen, schränkt das die ER = EPR-Theorie stark ein. Falls die Wurmlöcher wirklich existieren, sollten sie sich kaum bemerkbar machen.