Wurmlöcher sind ein beliebtes Mittel zur Dramatisierung von Raum-Zeit-Komplikationen in Science-Fiction-Abenteuern. Sie sind dann meist Portale, um von einer Welt im All in eine andere zu springen. In der realen Physik aber lassen sich solche Tunnel durch die Raum-Zeit lediglich hypothetisch skizzieren. Vor kurzem aber hat ein internationales Physiker-Team ein theoretisches Modell vorgestellt, das Wurmlöcher für möglich erachtet, wenn auch nur mikroskopisch klein. Hierfür kombinierten sie die Relativitätstheorie Einsteins mit der Quantenphysik.

Wurmlöcher kennen viele seit Albert Einstein

Forscher der Universität Oldenburg um Dr. Jose Luis Blázquez-Salcedo haben im Fachjournal „Physical Review Letters“ eine neue Studie veröffentlicht, in dem sie Wurmlöcher problematisieren. Die Annahme dieser Gebilde wurde vor allem durch die Publikation von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie im Jahre 1916 popularisiert. Die Theorie besagt in einem bedeutenden Teil, dass das Universum aus vier Dimensionen besteht, drei davon Raumdimensionen und als vierte Dimension die Zeit. Zusammengenommen sind sie die Raum-Zeit, die dann durch schwere Objekte wie Sterne gekrümmt wird. Diese Krümmung bestimmt dann, wie sich Objekte wie Planeten und das Licht sich in der Raum-Zeit bewegen.

Von einem Wurmloch sprechen Forscher bei einem extrem stark gekrümmten Bereich der Raum-Zeit, der zwei weit voneinander entfernte Orte wie einen Tunnel miteinander verbindet. Diese Charakterisierung findet sich auch in der Pressemitteilung der Universität Oldenburg. Beobachtet hat so ein Wurmloch aber bislang niemand, zumal ein solches Wurmloch theoretisch sehr instabil wäre. Vor allem wenn ein Objekt reinfliegen würde, würde es sofort zu einem schwarzen Loch kollabieren, wie Dr. Jose Luis Blázquez-Salcedo erklärt.

Möglichkeit für ein passierbares Wurmloch errechnet

Das Forscher-Team hinter der neuen Studie verband nun Elemente der Relativitätstheorie mit denen der Quantentheorie und der klassischen Theorie der Elektrodynamik. Bestimmte Elementarteilchen wie etwa Elektronen mitsamt elektrischer Ladung sollen durch mikroskopisch kleine Wurmlöcher reisen können. Hierfür wählten sie als mathematische Beschreibung die Dirac-Gleichung. Dabei handelt es sich um eine Formel, die die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Teilchens gemäß der Quantentheorie und der Relativitätstheorie als „Dirac-Feld“ beschreibt.

Bei Berücksichtigung des Dirac-Feldes zeigt sich die Existenz eines für Materie durchquerbaren Wurmlochs: „Die Voraussetzung ist, dass das Verhältnis zwischen der elektrischen Ladung und der Masse des Wurmlochs einen bestimmten Grenzwert überschreite,“ so die Autoren der Studie. So könnten sich nicht nur Materie, aber vor allem auch Signale, etwa elektromagnetische Wellen, durch den kleinen Tunnel in der Raum-Zeit bewegen. Nun erfordert es weitere Experimente, um das Vorhandensein solcher mikroskopisch kleinen Wurmlöcher nachzuweisen.

Es ist nicht das erste Mal, dass Forscher Wurmlöcher aus der Relativitätstheorie zu beweisen versuchen. Wurmlöcher könnten dann Menschen beim Reisen durch das Universum helfen. Andere Forscher glauben sogar, dass Wurmlöcher theoretisch auf der Erde erzeugt werden könnten.