Physiker haben gerade eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Bau eines Wurmlochs veröffentlicht

Jeder möchte ein Wurmloch haben. Ich meine, wer will sich schon die Mühe machen, die langwierigen Wege durch das Universum zu gehen und Zehntausende von Jahren zu brauchen, nur um einen weiteren langweiligen Stern zu erreichen? Nicht, wenn man in die nächstgelegene Wurmlochöffnung springen, einen kurzen Spaziergang machen und in einer exotischen, weit entfernten Ecke des Universums landen kann.

Es gibt allerdings eine kleine technische Schwierigkeit: Wurmlöcher, also Krümmungen in der Raumzeit, die so extrem sind, dass sich ein Abkürzungstunnel bildet, sind katastrophal instabil. Sobald man ein einziges Photon durch das Loch schickt, kollabiert es schneller als die Lichtgeschwindigkeit.

Aber eine kürzlich veröffentlichte Arbeit, die am 29. Juli in der Vorabdruckzeitschrift arXiv veröffentlicht wurde, hat einen Weg gefunden, ein fast stabiles Wurmloch zu bauen, das zwar kollabiert, aber langsam genug ist, um Nachrichten – und möglicherweise sogar Dinge – durch das Loch zu schicken, bevor es sich selbst zerreißt. Alles, was man braucht, sind ein paar schwarze Löcher und ein paar unendlich lange kosmische Fäden.

Einfach, einfach.

Das Wurmlochproblem

Im Prinzip ist der Aufbau eines Wurmlochs ziemlich einfach. Nach Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie verzerren Masse und Energie das Gefüge der Raumzeit. Und eine bestimmte spezielle Konfiguration von Materie und Energie ermöglicht die Bildung eines Tunnels, einer Abkürzung zwischen zwei ansonsten weit voneinander entfernten Teilen des Universums.

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Leider sind diese Wurmlöcher selbst auf dem Papier fantastisch instabil. Schon ein einziges Photon, das das Wurmloch durchquert, löst eine katastrophale Kaskade aus, die das Wurmloch auseinanderreißt. Eine gesunde Dosis negativer Masse – ja, das ist Materie, aber mit entgegengesetztem Gewicht – kann jedoch den destabilisierenden Effekten normaler Materie entgegenwirken, die versucht, das Wurmloch zu durchqueren, so dass es durchquerbar wird.

OK, Materie mit negativer Masse existiert nicht, also brauchen wir einen neuen Plan.

Beginnen wir mit dem Wurmloch selbst. Wir brauchen einen Eingang und einen Ausgang. Theoretisch ist es möglich, ein schwarzes Loch (eine Region des Raums, aus der nichts entweichen kann) mit einem weißen Loch (eine theoretische Region des Raums, in die nichts eintreten kann) zu verbinden. Wenn diese beiden seltsamen Kreaturen zusammenkommen, bilden sie etwas ganz Neues: ein Wurmloch. Man kann also in eines der beiden Enden dieses Tunnels springen, und anstatt in die Vergessenheit zu geraten, kommt man auf der anderen Seite harmlos wieder heraus.

Oh, aber weiße Löcher gibt es auch nicht. Mann, das wird schwierig.

Lade es auf

Da es keine weißen Löcher gibt, brauchen wir einen neuen Plan. Zum Glück gibt es mit ein paar cleveren Berechnungen eine mögliche Antwort: ein geladenes schwarzes Loch. Schwarze Löcher können eine elektrische Ladung tragen (das ist zwar nicht üblich, weil sie auf natürliche Weise entstehen, aber wir nehmen, was wir kriegen können). Das Innere eines geladenen schwarzen Lochs ist ein seltsamer Ort, an dem die normale punktförmige Singularität eines schwarzen Lochs gedehnt und verzerrt wird, so dass sie eine Brücke zu einem anderen, entgegengesetzt geladenen schwarzen Loch bilden kann.

Voila: ein Wurmloch, das nur Dinge verwendet, die tatsächlich existieren könnten.

Aber dieses Wurmloch über geladene schwarze Löcher hat zwei Probleme. Erstens ist es immer noch instabil, und wenn etwas oder jemand versucht, es zu benutzen, bricht es zusammen. Zum anderen werden die beiden entgegengesetzt geladenen schwarzen Löcher voneinander angezogen – sowohl durch Gravitations- als auch durch elektrische Kräfte – und wenn sie zusammenfallen, entsteht nur ein einziges, großes, neutral geladenes und völlig nutzloses schwarzes Loch.

Mit einem kosmischen Bogen versehen

Damit das alles funktioniert, müssen wir dafür sorgen, dass die beiden geladenen schwarzen Löcher sicher weit voneinander entfernt bleiben und dass der Tunnel des Wurmlochs sich selbst offen halten kann. Eine mögliche Lösung: kosmische Strings.

Kosmische Strings sind theoretische Defekte im Gefüge der Raumzeit, ähnlich den Rissen, die entstehen, wenn Eis gefriert. Diese kosmischen Überbleibsel entstanden in den frühen, berauschenden Tagen der ersten Sekundenbruchteile nach dem Urknall. Es sind wahrhaft exotische Objekte, nicht breiter als ein Proton, aber ein einziger Zentimeter ihrer Länge wiegt mehr als der Mount Everest. Man möchte ihnen niemals selbst begegnen, da sie einen wie ein kosmisches Lichtschwert in zwei Hälften schneiden würden, aber man muss sich keine großen Sorgen machen, da wir nicht einmal sicher sind, dass sie existieren, und wir noch nie eines da draußen im Universum gesehen haben.

Allerdings gibt es keinen Grund, warum sie nicht existieren könnten, also sind sie Freiwild.

Sie haben eine weitere sehr nützliche Eigenschaft, wenn es um Wurmlöcher geht: enorme Spannung. Mit anderen Worten, sie mögen es gar nicht, wenn man sie herumschubst. Fädelt man das Wurmloch mit einer kosmischen Schnur auf und lässt die Schnur an den Außenkanten der schwarzen Löcher entlanglaufen und sich an beiden Enden bis ins Unendliche erstrecken, dann verhindert die Spannung in der Schnur, dass sich die geladenen schwarzen Löcher gegenseitig anziehen und hält die beiden Enden des Wurmlochs weit voneinander entfernt. Im Wesentlichen verhalten sich die entfernten Enden des kosmischen Fadens wie zwei gegensätzliche Tauzieh-Teams, die die schwarzen Löcher zurückhalten.

Die Beben beruhigen

Ein kosmischer Faden löst eines der Probleme (die Enden offen halten), aber er verhindert nicht, dass das Wurmloch selbst kollabiert, wenn man es tatsächlich benutzen würde. Fügen wir also einen weiteren kosmischen Faden hinzu, der das Wurmloch ebenfalls auffädelt, aber auch eine Schleife durch den normalen Raum zwischen den beiden schwarzen Löchern bildet.

Wenn kosmische Fäden in einer Schleife geschlossen sind, wackeln sie – und zwar sehr stark. Diese Schwingungen bringen die Raumzeit um sie herum durcheinander, und wenn sie richtig eingestellt sind, kann die Energie des Raums in ihrer Umgebung negativ werden, was wie eine negative Masse innerhalb des Wurmlochs wirkt und es möglicherweise stabilisiert.

Es scheint etwas kompliziert zu sein, aber in der jüngsten Veröffentlichung gab ein Team von theoretischen Physikern Schritt für Schritt Anweisungen für den Bau eines solchen Wurmlochs. Es ist keine perfekte Lösung: Mit der Zeit ziehen die Eigenschwingungen der kosmischen Strings – dieselben, die das Wurmloch offen halten könnten – Energie und damit Masse aus dem String ab, wodurch dieser immer kleiner wird. Im Grunde genommen winden sich die kosmischen Strings mit der Zeit in die Vergessenheit, und der vollständige Zusammenbruch des Wurmlochs ist nicht mehr weit entfernt. Aber das zusammengewürfelte Wurmloch kann lange genug stabil bleiben, damit Nachrichten oder sogar Objekte durch den Tunnel reisen können, ohne zu sterben, was sehr schön ist.

But first we need to find some cosmic strings.

Paul M. Sutter is an astrophysicist at The Ohio State University, host of Ask a Spaceman and Space Radio, and author of Your Place in the Universe.

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Originally published on Live Science.