Wurmlöcher als Abkürzung für Raumschiffe – auch ohne negative Energie?

Wurmlöcher, wie sie die Mendrak in Helium-3 benutzen, sind Abkürzungen in der Raumzeit. Es handelt sich dabei bisher um rein theoretische Konstruktionen, die sich aus bestimmten Lösungen der Gleichungen der Allgemeine Relativitätstheorie ergeben. In der Science Fiction sind sie sehr beliebt, weil Raumschiffe sich nicht schneller als das Licht bewegen müssen, aber trotzdem überragend schnell von einem Ort zum anderen gelangen.

Leider sind Wurmlöcher instabil. Den Durchflug eines Raumschiffs würden weder sie noch das Schiff überstehen. Es sei denn, der Passagier bringt eine Menge negativer Energie ins Spiel. Dumm nur, dass Energie und die damit zusammenhängende Masse immer positiv sind. Wir brauchen also einen nicht existenten Stoff, um eine nur theoretisch mögliche Abkürzung in der Raumzeit zu nutzen.

Physiker der Universität Oldenburg und der Universidade de Aveiro in Portugal zeigen nun allerdings in einer Studie, dass Wurmlöcher auch ohne die Existenz negativer Energie passierbar sein könnten. Die Forscher vereinfachten sich die Arbeit mit einem sogenannten semiklassischen Ansatz, der Elemente der Relativitätstheorie mit Elementen der Quantentheorie und der klassischen Elektrodynamik verbindet.

Als Raumschiff, das das Wurmloch durchqueren soll, benutzten sie Elementarteilchen wie beispielsweise Elektronen mitsamt ihrer elektrischen Ladung. Diese lassen sich mathematisch mit Hilfe der Dirac-Gleichung beschreiben, einer Formel, die die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Teilchens gemäß der Quantentheorie und der Relativitätstheorie als so genanntes Dirac-Feld beschreibt.

Unter diesen Umständen ist, wie die Physiker in ihrer Studie zeigen, die Existenz eines für Materie durchquerbaren Wurmlochs erlaubt. Die Voraussetzung dafür ist, dass das Verhältnis zwischen der elektrischen Ladung und der Masse des Wurmlochs einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Das von der elektrischen Ladung aufgespannte elektrische Feld schützt das Teilchen gewissermaßen. Dazu muss es im Vergleich zu seiner Masse auch stark genug sein.

Praktisch: Nicht nur Materie, sonden auch Signale in Form von elektromagnetischen Wellen könnten die immer noch winzigen Tunnel in der Raumzeit durchqueren. Die interstellare Kommunikation wäre wohl auch das wahrscheinlichere Einsatzszenario. Denn für Reisen zwischen den Sternen wären Wurmlöcher, die sich das Team vorstellt, deutlich zu klein. Und es gibt noch eine weitere Einschränkung: Das Modell, mit dem die Forscher gerechnet haben, müsste weiter verfeinert werden, um herauszufinden, ob es die Gebilde auch in der Wirklichkeit geben könnte. Die Forscher sind da allerdings optimistisch: “Wir vermuten, dass die Wurmlöcher auch in einem vollständigen Modell existieren können”, sagt Hauptautor Jose Luis Blázquez-Salcedo.

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.