Een wormgat waar je daadwerkelijk doorheen kunt vliegen, is wel degelijk mogelijk, stellen Indiase wetenschappers. Tenminste: als we aannemen dat ons heelal een extra dimensie heeft.
In sciencefictionverhalen is het altijd fijn als je een snelle manier hebt om de enorme afstanden in ons heelal in korte tijd af te leggen. Eén populaire manier om dat te doen – zie bijvoorbeeld de films Contact en Interstellar – is een wormgat: een korte weg tussen twee punten in de ruimte.
Probleem is alleen: om daadwerkelijk door zo’n wormgat te kunnen reizen, is exotische materie nodig. En die materie is er voor zover we weten niet. Rikpratik Sengupta van de Aliah-universiteit in India en collega’s hebben nu een manier bedacht om dat soort materie overbodig te maken. Maar: daar moeten ze dan wel voor aannemen dat er een extra dimensie is.
Minuscuul effectje
Op zich zijn wormgaten toegestaan door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein, onze huidige zwaartekrachtstheorie. Wat heet, Einstein schreef er zelf over, samen met zijn assistent Nathan Rosen, in 1935. Later bleek echter dat zo’n wormgat ‘dichtknijpt’ voordat er iets doorheen kan reizen. Dat leek het verschijnsel – waarvan toch al niet duidelijk is of het echt bestaat – te ontdoen van enig praktisch nut voor ruimtereizigers.
Fast forward naar de jaren tachtig, toen de beroemde sterrenkundige Carl Sagan voor zijn later verfilmde roman Contact een manier nodig had om zijn hoofdpersoon snel naar een andere plek in het heelal te brengen. Hij vroeg natuurkundige – en latere Nobelprijswinnaar – Kip Thorne om hulp. Thorne bedacht vervolgens dat je een wormgat wél open kunt houden als je de beschikking hebt over exotische materie. Dat wil zeggen: materie met een negatieve massa of energie.
Die oplossing was goed genoeg voor Sagans verhaal, maar niet erg bevredigend voor natuurkundigen. In principe is er namelijk helemaal geen materie met zulke eigenschappen. Ja, dankzij de quantummechanica is het mogelijk om op héél kleine schaal de energie negatief te krijgen. Maar hoe je dat minuscule effectje ‘op zou moeten blazen’ om er een heel wormgat mee te bouwen, is totaal onduidelijk.
Hogerdimensionale ruimte
Sengupta en collega’s gaan in hun artikel daarom niet uit van het bestaan van exotische materie. Wel maken ze gebruik van een theorie die minstens zo exotisch klinkt: het zogenoemde Randall-Sundrum II-model. Dat model veronderstelt dat ons heelal, dat drie ruimtelijke dimensies kent (plus tijd), niet het hele verhaal is. In plaats daarvan zweeft het rond in een ruimte met één dimensie meer.
Dat is niet zomaar een gek idee. Sowieso geldt dat de snaartheorie – waarin de natuur op de kleinste schaal uit snaartjes bestaat – meer dimensies vereist dan de dimensies die wij ervaren. Bovendien zou je ermee kunnen verklaren waarom de zwaartekracht zoveel zwakker is als andere krachten. Deze kracht is als enige niet gebonden aan ons heelal, zo valt uit de snaartheorie af te leiden, maar kan ook reizen door die hogerdimensionale ruimte. Daardoor raakt hij als het ware ‘verdund’.
Niet uit elkaar getrokken
Ben je bereid om aan te nemen dat het Randall-Sundrum II-model klopt? Dan kun je ineens een wormgat bouwen zónder exotische materie, laten Sengupta en zijn team zien in hun artikel. Feitelijk zorgt die hogere dimensie voor de benodigde negatieve energie, schrijven ze. Daar heb je dan dus geen gek spul meer voor nodig dat nergens te vinden en waarschijnlijk ook niet te maken is.
Nu heb je alsnog niets aan zo’n wormgat als je gelijk aan stukken wordt gescheurd als je erdoorheen probeert te reizen. Maar dat is hier niet het geval, schrijven de Indiase fysici. “De versnelling ten gevolge van getijdekrachten is klein genoeg in de hals van het wormgat om ervoor te zorgen dat een reiziger erdoorheen kan reizen zónder uit elkaar getrokken te worden.” Fijn.
Andere recepten
Sengupta en collega’s zijn trouwens niet de eersten die hun toevlucht nemen tot het Randall-Sundrum II-model om een ‘realistisch’ wormgat te creëren. Eerder deden de natuurkundigen Juan Maldacena en Alexey Milekhin hetzelfde. Over die studie zegt Maldacena zelf: “Er is geen goede reden om aan te nemen dat juist dit model de natuur beschrijft. We hebben het alleen maar gebruikt omdat het a) wormgaten toelaat en b) niet is uitgesloten door experimenten.” Hij noemt zijn eerdere artikel dan ook “een theoretische exercitie”. Hetzelfde zou je met alle recht kunnen zeggen over het nieuwe artikel van Sengupta.
Toch lijken de Indiase fysici de mogelijkheid van een heelal dat rondzweeft in een ‘ruimte’ met een extra dimensie serieuzer te nemen dan Maldacena. “Als er ooit een wormgat wordt gevonden”, schrijven ze zelfs, “dan is de kans groot dat ons heelal een driedimensionaal object is, ingebed in hogere dimensies.”
Feitelijk zeggen ze daarmee: als wormgaten daadwerkelijk bestaan, dan móéten ze haast wel volgens ons recept tot stand zijn gekomen. Maar daar zullen de vele fysici die andere recepten voor wormgaten bedacht hebben, het ongetwijfeld niet zomaar mee eens zijn.
