Schwarze Löcher: Wo bleibt die Information?

Hawking-Strahlung könnte Problem lösen

York (Großbritannien)/Orissa (Indien) - Schwarze Löcher lassen sich allein durch drei Größen beschreiben: Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung. Wenn Materie in Schwarze Löcher hinein fällt, scheint also die Information über diese Materie zu verschwinden. Das darf jedoch nach den Gesetzen der Physik eigentlich nicht sein -- Information kann sich nicht einfach auflösen. Ein möglicher Ausweg wäre, dass sich die Information bei der Auflösung des Schwarzen Lochs in verborgenen Korrelationen der freiwerdenden Hawking-Strahlung versteckt. Ein britischer und ein indischer Quantenphysiker haben diesem Ausweg jetzt jedoch einen Riegel vorgeschoben: Quanteninformation kann sich nicht verstecken, wie die beiden Forscher in ihrer im Fachblatt "Physical Review Letters" veröffentlichten Arbeit zeigen.

"Unser Ergebnis zeigt, dass entweder die Quantenmechanik oder Hawkings Analyse an eine Grenze stoßen muss", erklärt Arun Pati vom Institut für Physik im indischen Orissa. Und sein Kollege Samuel Braunstein von der britischen University of York ergänzt: "Unser neues Theorem liefert neue Einsichten über die unterschiedlichen Gesetze für klassische und Quanten-Information. Es zeigt, dass es irgendwo da draußen eine neue Physik geben muss."

Klassische Information kann auf zwei Arten scheinbar verschwinden: Sie kann einerseits von einem Ort an einen anderen gebracht und sie kann andererseits versteckt werden. In letzterem Fall wird die Information verschlüsselt. Weder Botschaft noch Schlüssel enthalten dann die ursprüngliche Information -- sie verbirgt sich vielmehr in einer Korrelation von beiden. Bislang dachten die Physiker, dass diese beiden Wege auch der Quanteninformation offen stünden. Doch Braunstein und Pati konnten nun zeigen, dass sich Quanteninformation nicht in Korrelationen verstecken lässt.

Das wirft insbesondere für Schwarze Löcher Probleme auf. In den 1970er Jahren hatte Stephen Hawking gezeigt, dass Schwarze Löcher sich durch die Abgabe von thermischer Strahlung langsam auflösen. In Korrelationen dieser Strahlung könnte sich, so hatte man seither spekuliert, die im Schwarzen Loch verschwundene Information verbergen. Dieser Weg ist nun versperrt -- das Informationsproblem der Schwarzen Löcher ist also schwerwiegender als bislang gedacht, so Braunstein und Pati. Es zeige einmal mehr, dass die Physik mit ihren beiden Säulen Quantenmechanik und Relativitätstheorie noch unvollständig sei.