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Quarks durch Wurmlöcher verbunden?
Die Quantenverschränkung ist eine der bizarreren Theorien, die aus dem Studium der Quantenmechanik hervorgegangen sind – so seltsam, dass Albert Einstein sie bekanntermaßen als gruselige Fernwirkung bezeichnete.
Hypothetische Abkürzungen durch das Universum, Wurmlöcher verbinden verschiedene Punkte in der Raumzeit.
Im Wesentlichen handelt es sich bei der Verschränkung um zwei Teilchen, von denen jedes mehrere Zustände gleichzeitig einnimmt, beispielsweise gleichzeitig im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn dreht. Aber keines von beiden hat einen bestimmten Zustand, bis eines gemessen wird, wodurch das andere Teilchen sofort einen entsprechenden Zustand einnimmt. Die resultierenden Korrelationen zwischen den Teilchen bleiben auch dann erhalten, wenn sie sich an entgegengesetzten Enden des Universums befinden.
Aber was ermöglicht es Teilchen, augenblicklich – scheinbar schneller als die Lichtgeschwindigkeit – über so große Entfernungen zu kommunizieren?
Nun hat ein MIT-Physiker, der die Verschränkung durch die Linse der Stringtheorie betrachtet, eine Antwort vorgeschlagen: Die Erzeugung von zwei verschränkten Quarks – den Bausteinen der Materie – führt gleichzeitig zu einem Wurmloch, das das Paar verbindet.
Die theoretischen Ergebnisse untermauern die relativ neue und aufregende Idee, dass die Gesetze der Gravitation, die das Universum zusammenhalten, möglicherweise nicht fundamental sind, sondern aus der Quantenverschränkung resultieren.
Julian Sonner, Senior Postdoc am Labor for Nuclear Science and Center for Theoretical Physics des MIT, hat seine Ergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht Physische Überprüfungsschreiben .
Um zu sehen, was aus zwei verschränkten Quarks entsteht, erstellte er zunächst ein theoretisches Modell von Quarks basierend auf dem Schwinger-Effekt – einem Konzept der Quantentheorie, das es ermöglicht, Teilchen aus dem Nichts zu erschaffen. Einmal aus einem Vakuum extrahiert, gelten diese Partikel als verschränkt.
Sonner bildete die verschränkten Quarks auf einen vierdimensionalen Raum ab, der als Darstellung der Raumzeit betrachtet wird. Im Gegensatz dazu wird angenommen, dass die Schwerkraft in der nächsten Dimension existiert, wo sie nach Einsteins Gesetzen die Raumzeit verbiegt und formt.
Um zu sehen, welche Geometrie in der fünften Dimension aus verschränkten Quarks in der vierten Dimension entstehen kann, verwendete Sonner das stringtheoretische Konzept der holographischen Dualität, mit dem aus der nächstniedrigeren Dimension eine komplexere Dimension abgeleitet wurde.
Er fand heraus, dass ein Wurmloch entstand, das die beiden verschränkten Quarks verband, was bedeutet, dass die Entstehung von Quarks gleichzeitig ein Wurmloch erzeugt. Grundsätzlich, sagt er, kann die Schwerkraft selbst ein Ergebnis der Verschränkung sein. Darüber hinaus kann die Geometrie des Universums, wie sie durch die klassische Gravitation beschrieben wird, eine Folge einer Verschränkung sein – Partikelpaare, die durch Tunnel-Wurmlöcher aneinandergereiht werden.
Es ist die bisher grundlegendste Darstellung, die wir haben, bei der Verschränkung zu einer Art Geometrie führt, sagt Sonner. Was passiert, wenn ein Teil dieser Verschränkung verloren geht und was passiert mit der Geometrie? Es gibt viele Wege, die verfolgt werden können.