SCHWERKRAFTSIMULATOR
Schwarze Löcher sind zwar extrem seltsam. Doch ein mindestens exotisches Phänomen funktioniert fast genau so. Ein Wirbel in einem Heliumtank bildet die gekrümmte Raumzeit am Ereignishorizont nach.
Ein Schwarzes Loch im Labor nachzubauen ist einfacher, als man denkt –man braucht nur einen Quantenwirbel aus supraflüssigem Helium. Damit nämlich hat eine Arbeitsgruppe um Patrik Švančara und Silke Weinfurtner nun die gekrümmte Raumzeit nahe dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nachgebildet. Wie das Team in der Fachzeitschrift »Nature« berichtet, besteht der Quantenwirbel aus tausenden einzelnen Wirbelquanten – der geringsten Rotation, die ein Wirbel in supraflüssigem Helium haben kann. Diese Wirbelquanten wechselwirken mit dem sie umgebenden Helium ganz ähnlich wie große Massen mit der sie umgebenden Raumzeit. Eine Ansammlung von Tausenden von ihnen wirken deswegen auf ihre Umgebung wie ein rotierendes Schwarzes Loch – zerstören im Gegensatz zu diesem aber nicht die Erde.
Für ihren Versuch entwickelte die Arbeitsgruppe einen Gravitationssimulator, in diesem Fall einen Tank mit mehreren Litern supraflüssigem Helium. Kleine Anregungen wie Schall- oder Oberflächenwellen verhalten sich darin wie Felder in einer gekrümmten Raumzeit. Solche Simulatoren – neben Supraflüssigkeiten lassen sich unter anderem ultrakalte Atomwolken dafür nutzen – haben bereits geholfen, Vorhersagen der Quantenmechanik in gekrümmten Raumzeiten zu untersuchen. Supraflüssiges Helium, das sich bei Temperaturen von weniger als zwei Grad über dem absoluten Nullpunkt bildet, hat keinerlei innere Reibung und nur eine extrem geringe Viskosität, die entscheidende Voraussetzung für einen Gravitationssimulator.
Außerdem enthält es unzählige winzige Wirbel. Diese so genannten topologischen Defekte sollte man sich jedoch nicht wie Wirbel in Wasser vorstellen, sondern eher wie Grafikfehler in einem Computerspiel. Jeder dieser Wirbel ist quantisiert, das heißt, seine Rotation kann bloß einen ganz bestimmten Wert, das Wirbelquantum, annehmen. Und dadurch muss auch ein klassischer Wirbel, wie er zum Beispiel über einem Abfluss entsteht, ein exaktes Vielfach
