Fuzzball

Fuzzballs sind hypothetische Objekte in der Superstringtheorie, die in diesem Rahmen eine vollständige Quantenbeschreibung der von der allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten schwarzen Löchern ermöglichen sollen.

Die Fuzzball-Hypothese verzichtet auf die Singularität im Zentrum eines schwarzen Lochs, indem sie annimmt, dass der gesamte Bereich innerhalb des Ereignishorizonts eines schwarzen Lochs tatsächlich ein ausgedehntes Objekt ist: ein Ball aus Strings, die als die ultimativen Bausteine von Materie und Licht gelten. Nach der Stringtheorie sind Strings Bündel von Energie, die auf komplexe Weise in den drei bekannten Dimensionen sowie in zusätzlichen Dimensionen schwingen.^[1] Die Fuzzball-Hypothese skizziert Lösungen für zwei große offene Probleme in der Schwarzen-Loch-Physik. Erstens vermeidet sie die gravitative Singularität, die sich im Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs befindet. Die allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass an der Singularität die Krümmung der Raumzeit unendlich wird, sodass sie das Schicksal von Materie und Energie, die hineinfällt, nicht bestimmen kann. Physiker gehen allgemein davon aus, dass die Singularität kein reales Phänomen ist, und suchen nach theoretischen Ansätzen zur Quantengravitation, wie die Superstringtheorie, um ihre wahre Natur zu erklären.^[2] Zweitens machen sie einen Vorschlag zur Lösung des Informationsparadoxons bei schwarzen Löchern: Die Quanteninformation der Materie, die in ein Schwarzes Loch fällt, wird hinter dem Ereignishorizont eingeschlossen und scheint vollständig aus dem Universum zu verschwinden, wenn das Schwarze Loch aufgrund der Hawking-Strahlung verdampft. Dies würde ein fundamentales Gesetz der Quantenmechanik verletzen, das verlangt, dass Quanteninformation erhalten bleibt.^[1]

Da es keine direkten experimentellen Beweise für die Stringtheorie im Allgemeinen oder für Fuzzballs im Besonderen gibt, sind beide rein das Produkt von Berechnungen und theoretischer Forschung.^[3] Die Existenz von Fuzzballs könnte jedoch durch die Gravitationswellenastronomie testbar sein.^[4]

1. ↑ ^{a b} Jennifer Ouellette: The Fuzzball Fix for a Black Hole Paradox. 23. Juni 2015, abgerufen am 12. Februar 2025 (englisch). 
2. ↑ Steve Nadis: Black Hole Singularities Are as Inescapable as Expected. In: quantamagazine.org. Quanta Magazine, 2. Dezember 2019, abgerufen am 22. April 2020.  Vorlage:Cite web: Der Parameter language wurde bei wahrscheinlich fremdsprachiger Quelle nicht angegeben.
3. ↑ Suvrat Raju, Pushkal Shrivastava: A Critique of the Fuzzball Program. 8. Oktober 2018, abgerufen am 11. Februar 2025. 
4. ↑ Rachel Berkowitz: A Way to Experimentally Test String Theory’s “Fuzzball” Prediction. In: Physics. Band 14, 16. September 2021, S. s110, doi:10.1103/PhysRevD.104.066021 (aps.org [abgerufen am 12. Februar 2025]).