Erstmals magnetisches Wurmloch erschaffen

Barcelona (Spanien) - Gerne reisen Science-Fiction-Helden durch Wurmlöcher zwischen weit entfernten Orten im Universum. In der realen Welt existieren diese Tunnel, die zwei Punkte in der Raumzeit verbinden, aber nur in physikalischen Theorien. Das hielt spanische Physiker nicht davon ab, in ihrem Labor erstmals ein Wurmloch zu bauen. Allerdings erlaubt es keine rasanten Fernreisen, sondern führt ein elektromagnetisches Feld durch einen magnetisch unsichtbaren Tunnel. Dabei entsteht die Illusion, dass die Feldlinien eines Magnetpols am Ausgang des Wurmlochs völlig überraschend auftauchen. Theorie und Experiment präsentieren die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Scientific Reports“.

„Ein Wurmloch ist die Abkürzung zwischen zwei entfernten Punkten in der Raumzeit“, sagt Alvaro Sanchez von der Universitat Autònoma de Barcelona. „Wir haben nun ein Wurmloch realisiert, das zwei separate Punkte im Raum magnetisch durch einen Tunnel verbindet, der selbst magnetisch nicht nachweisbar ist.“ Mit seinen Kollegen simulierte er den Aufbau des magnetischen Wurmlochs erst im Computer auf der Grundlage eines vor einigen Jahren entworfenen theoretischen Konzepts. Diesem Bauplan folgend konstruierten sie ein kugelförmiges Objekt, dessen Kernkomponenten etwa so groß wie eine Orange waren.

Für den Bau schichtete Sanchez mehrere Hüllen aus sogenannten Metamaterialien übereinander. Durch die Mitte der Wurmloch-Kugel führte ein Kanal, der als Wurmloch-Tunnel für die magnetischen Felder fungierte. Damit die Ausbreitung der Magnetfelder von außen magnetisch unsichtbar erfolgen konnte, hatten die verschiedenen Schalen stark unterschiedliche physikalische Eigenschaften. Die innere Schale bestand aus einem tiefgekühlten, metallischen Supraleiter, der völlig undurchlässig für magnetische Felder war. Die äußere Schale konstruierten die Forscher dagegen aus einem ferromagnetischen Werkstoff, der eine sehr hohe Durchlässigkeit, Permeabilität genannt, für Magnetfelder aufwies. Den Tunnel in der Wurmloch-Kugel füllten Sanchez und Kollegen mit einer zu einem Zylinder aufgerollten ferromagnetischen Folie.

Ob diese eigentümliche Materialkombination tatsächlich als Wurmloch funktionieren konnte, prüften die Forscher in zahlreichen Versuchen. Sie hielten einen Permanentmagneten vor den Eingang des Wurmlochs. Das magnetische Feld breitete sich durch das Wurmloch aus, war aber von außen nicht nachweisbar. Erst am Ausgang des Wurmlochs konnten sich die magnetischen Feldlinien wieder im Raum ausbreiten und wieder messen. Dabei entsprachen sie einem magnetischen Monopol, der quasi aus dem Nichts auftauchte.

So konnten Alvaro Sanchez und Kollegen nachweisen, dass ihre Konstruktion den Eigenschaften eines Wurmlochs entsprach – allerdings nur für magnetische Felder. Dieses Grundlagen-Experiment könnte sogar praktische Anwendungen nach sich ziehen. „In einem Kernspin-Tomographen könnten Patienten lokal stark begrenzten magnetischen Feldern ausgesetzt werden“, sagt Sanchez. Sollten magnetische Wurmlöcher diese Möglichkeit in Zukunft eröffnen, ließen sich sogar Kernspin-Bilder von Patienten mit Herzschrittmachern gefahrlos aufnehmen. Wurmlöcher, die auf Masse und Gravitationsfelder wirken und damit Reisen durch die Raumzeit ermöglichen könnten, bleiben dagegen rein theoretische Gedankenmodelle.