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30. März 2012   109/12   Forschung

Neuartige Wurmlöcher ohne exotische Materie

Oldenburg. Im Science-Fiction-Genre sind Wurmlöcher Tunnel zwischen den Universen, genutzt für interstellare Reisen, um Raum und Zeit auszutricksen. Auch die von der Stringtheorie motivierte Gravitationstheorie, die Elementarteilchenphysik mit der Gravitation verbindet, geht von der Existenz dieser Gebilde aus. Wurmlöcher mit erstaunlichen Eigenschaften hat jetzt die Arbeitsgruppe Feldtheorie der Universität Oldenburg um die Physiker Prof. Dr. Jutta Kunz und PD Dr. Burkhard Kleihaus in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Panagiota Kanti von der Universität Ioannina (Griechenland) nachgewiesen. Ihre Forschungsergebnisse wurden in den renommierten Fachzeitschriften „Physical Review Letters“ und „The Physical Review D“ veröffentlicht und in einer Titelgeschichte des Wissenschaftsmagazins „New Scientist“ aufgegriffen.
Wurmlöcher seien auch nach der Einsteinschen Gravitationstheorie möglich, erläutert Kunz. Doch nach dieser Theorie seien sie rein hypothetisch, gelten als instabil und können nur in Anwesenheit „exotischer“ Materie - einer hypothetischen Materieform - existieren. „Wird aber die Einsteinsche Gravitationstheorie durch Korrekturen der Stringtheorie modifiziert, dann können Wurmlöcher mit wesentlich anderen Eigenschaften existieren“, so die Physikerin. Die neu gefundenen Wurmlöcher benötigten keine „exotische“ Materie, um existieren zu können. „Sie scheinen innerhalb eines bestimmten Parameterbereichs stabil zu sein. Auch könnten diese Wurmlöcher im Prinzip beliebig groß sein, jedoch nicht beliebig klein.“
Die Arbeitsgruppe Feldtheorie erforscht seit Jahren Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie und deren Lösungen. Ihre Forschungen gehen aber über die Einsteinsche Theorie hinaus. „Neuere Theorien wie z.B. die Stringtheorie lassen auf eine Vereinheitlichung von Quantentheorie und Gravitation hoffen“, erklärt Kleihaus. Und obwohl die WissenschaftlerInnen die untersuchte Einstein-Gauss-Bonnet-Dilaton-Theorie nur als vereinfachendes physikalisches Modell – als „Toy-model“ – ansehen, modelliere sie doch wichtige Eigenschaften einer „realistischen“ Gravitationstheorie mit Stringkorrekturen.
Die Arbeitsgruppe will nun die Existenz der Wurmlöcher in solchen „realistischen“ Theorien näher untersuchen und auch deren mögliche astrophysikalische Konsequenzen analysieren.

„Wormholes in Dilatonic Einstein-Gauss-Bonnet Theory“, Panagiota Kanti, Burkhard Kleihaus, Jutta Kunz, Phys. Rev. Lett. 107 (2011) 271101 (http://prl.aps.org/abstract/PRL/v107/i27/e271101)

„Stable Lorentzian Wormholes in Dilatonic Einstein-Gauss-Bonnet Theory“, Panagiota Kanti, Burkhard Kleihaus, Jutta Kunz, Phys. Rev. D 85 (2012) 044007 (http://prd.aps.org/abstract/PRD/v85/i4/e044007)

Artikel von Marcus Chown als Cover-story in der Zeitschrift „New Scientist“ (http://www.newscientist.com/article/mg21328555.800-intergalactic-subway-all-aboard-the-wormhole-express.html)

ⓚ	Kontakt: Prof. Dr. Jutta Kunz, Institut für Physik, Tel.: 0441/798-3184, E-Mail: jutta.kunzuni-oldenburg.de