Über ein Jahrhundert nach den ersten theoretischen Überlegungen haben Physiker nun endlich herausgefunden, wie man Wasser zu Knoten schnüren kann - zumindest im Labor. Die Entdeckung ebnet nun wahrscheinlich den Weg, Drehungen und Wendungen verschiedenster Phänomene experimentell zu untersuchen - von ionisierten Gasen der äußeren Sonnenatmosphäre, supraleitenden Materialien, Flüssigkristallen und Quantenfeldern in der Teilchenphysik. Ursprünglich gehen diese "Wirbelringe" auf Lord Kelvin zurück, dessen Grundidee zur Entstehung der Knotentheorie als Teil der Topologie mit beitrug.

© Dustin Kleckner, William T. M. Irvine
Einen Knoten in einer Flüssigkeit zu schnüren, habe allerdings wenig mit dem Binden von Schuhbändern zu tun, sagen die beiden Physiker Dustin Kleckner und
William Irvine von der University of Chicago, denen dies nun gelang. Das gesamte dreidimensionale Volumen einer Flüssigkeit in einem vorgegebenen Raum - etwa einem Wirbel - muss dazu verdreht werden. Mit Hilfe der Miniaturausgabe eines Flugzeugflügels - den sie mit einem 3-D-Drucker entwickelten - gelang dies Klockner und Irvine letztlich, und sie schufen einen verknoteten Wirbel. Dabei halfen ihnen Gesetzmäßigkeiten der Aerodynamik: Während eines Flugs erzeugen die Flügel eine rotierende, wirbelartige Bewegung der Luftströmung, die dem Flugzeug Auftrieb verleihen. Sobald ein stillstehender Flügel plötzlich beschleunigt - etwa beim Start - entstehen zwei Luftwirbel, die in entgegengesetzte Richtungen rotieren. Die Forscher tauchten daher ihre Miniflügel in einem Wasserbehälter unter und beschleunigten sie dort schlagartig, um auf diese Weise eine Knotenstruktur zu produzieren.