Neue Siebendimensionen-Theorie könnte Schwarzes-Loch-Paradoxon lösen

In den 1970er Jahren zeigte Stephen Hawking durch halb-klassische Berechnungen, dass Schwarze Löcher nicht vollständig schwarz sind. Stattdessen emittieren sie eine schwache Form, die ihre Energie allmählich entzieht, bis sie schließlich verschwinden.

Dies führt zu einem ernsthaften Konflikt mit der Quantenmechanik, da es den Anschein hat, dass Information unwiderruflich zerstört wird und damit das Prinzip der Unitarität verletzt. Nach der Quantenphysik kann Information nicht gelöscht werden, doch die Verdampfung Schwarzer Löcher scheint genau das zu tun.

Eine neue Studie, die in der Zeitschrift „General Relativity and Gravitation" veröffentlicht wurde und vom Team čák geleitet wird, stellt eine mögliche Lösung vor, die auf der Geometrie ätzlichen Dimensionen basiert.

Technik und Auswirkungen

Extra-Dimensionen und verdrehte Raumzeit In der in „General Relativity and Gravitation" veröffentlichten Studie untersuchten die Forscher die Auswirkungen eines Gravitationsmodells namens Einstein-Cartan-Theorie in einem siebendimensionalen Rahmen, der auf einer mathematischen Struktur, einer G2-Mannigfaltigkeit mit Torsion, basiert.

Gegensatz zur standardmäßigen Allgemeinen Relativitätstheorie erlaubt diese Theorie, dass die Raumzeit sich nicht nur krümmt, sondern sich auch durch eine Eigenschaft, die Raumzeit-Torsion, „verdrehen" kann.

Das Modell liefert ein faszinierendes Ergebnis: Bei den extremen Dichten, die mit der Planck-Skala verbunden sind, erzeugt diese Torsion eine abstoßende Kraft, die dem gravitativen Kollaps entgegenwirkt und die letzte Phase der Hawking-Verdampfung stoppt.

Technik, Energie und Einsatz

Statt vollständig zu verschwinden hinterlässt das Schwarze Loch ein stabiles „Reststück" mit einer vorhergesagten Masse 9·10⁻⁴¹ kg. Falls ein Schwarzes Loch niemals vollständig verschwindet, stellt sich die Frage, was mit der Information geschieht, die, das in es gefallen ist.

Die Forscher schlagen vor, dass das stabile Überrestobjekt als eine Art Speicherarchiv fungiert. Seine Struktur bietet einen physikalischen Mechanismus zur Erhaltung über ein Spektrum von „quasinormalen Moden".

Schwarze-Loch-Überreste als Quantenspeicher Laut dem Team wird Quanteninformation in den langanhaltenden „Schwingungen" des Torsionsfeldes innerhalb des Überrests kodiert.

Technischer Hintergrund

Ihre Berechnungen zeigen, dass ein Überrest, der aus einem Schwarzen Loch mit der Masse der Sonne entstanden ist, etwa 1,515 × 10^77 Qubits Information speichern könnte – genug, um das Paradoxon aufzulösen. Die Studie hat zudem weitreichende Implikationen für die Teilchenphysik.

Die Forscher stellten fest, dass die Reduktion der Geometrie, was dem beobachtbaren Raumzeit entspricht, Skala (~246 GeV) erzeugt. Diese Skala ist eng mit dem Higgs-Feld verknüpft, das den Elementarteilchen ihre Masse verleiht.

Innerhalb dieses Rahmens ist der Vakuumerwartungswert (VEV) des Torsionsfelds dynamisch mit der elektroschwachen Skala (etwa 246 GeV) verknüpft.

Mit anderen Worten: Der gleiche geometrische

Mit anderen Worten: Der gleiche geometrische Effekt, der verhindert, dass Schwarze Löcher vollständig verdampfen und Information erhält, könnte auch eine geometrische Erklärung für das Massenhierarchieproblem in der Teilchenphysik liefern. Das Higgs-Feld und die Geometrie der Masse.

Warum wurde bisher kein Nachweis für diese zusätzlichen Dimensionen erbracht? Die Antwort liegt in der Energie. Die Forscher schätzen, dass die Teilchen, die mit diesen Dimensionen verbunden sind – die sogenannten Kaluza-Klein-Exzitonen – Massen 8,6 × 10¹⁵ GeV aufweisen würden.

Das entspricht ungefähr sieben Größenordnungen über den Möglichkeiten des Large Hadron Collider (LHC). Dennoch bedeutet, dass diese Theorien jenseits der Reichweite, nicht, dass sie prinzipiell nicht überprüfbar sind. Das Modell basiert auf strengen geometrischen Beziehungen und liefert klare, widerlegbare Vorhersagen.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass die

Eine Möglichkeit besteht darin, dass die stabilen Schwarze-Loch-Überreste (9 × 10⁻⁴¹ kg) einen Teil der rätselhaften Dunklen Materie des Universums ausmachen. Die Detektion der Gravitationseffekte dieser „Planckschen Relikte" würde die Theorie stark stützen.

Das Modell zeichnet sich zudem durch die mathematische Struktur hinter der in den Schwingungen der Überreste (quasi-normale Modi) gespeicherten Information aus. Darüber hinaus sind die enormen Energieskalen, die involviert sind, mit dem sehr frühen Universum verbunden.

Das bedeutet, dass Spuren dieser siebendimensionalen Geometrie potenziell im kosmischen Mikrowellenhintergrund oder in primordialen Gravitationswellen nachweisbar sein könnten.

Einordnung fuer Autofahrer

Durch die Verknüpfung Löchern mit dem Higgs-Feld deutet die Forschung darauf hin, dass die Lösung des Informationsparadoxons möglicherweise keine Neuformulierung der Quantenmechanik erfordert. Stattdessen weist sie auf ein tieferliegendes, siebendimensionales Bild der Struktur der Realität hin.

Geometrische Ursprünge eines stabilen Schwarzen-Loch-Überrests aus Torsion in der Geometrie von G2-Mannigfaltigkeiten čák, Alexander Pigazzini, Michal Pudlák und Erik Bartoš, 19. März 2026, General Relativity and Gravitation. DOI: 10.1007/s10714-026-03528-z