Deoarece un tahion se deplasează mai repede decât viteza luminii, nu îl putem vedea apropiindu-se.
După ce un tahion a trecut de noi, am putea vedea două imagini ale acestuia, apropiindu-se și depărtându-se.
O animație puteți vedea aici.
Tahionii, particule ipotetice care s-ar deplasa mai rapid decât lumina, au fost considerați incompatibili cu teoria relativității speciale. Un studiu recent realizat de cercetători de la Universitatea din Varșovia și Universitatea din Oxford arată că incluzând atât starea inițială, cât și cea finală a sistemului în analiza proceselor cuantice, dificultățile teoretice dispar, sugerând un posibil amestec al trecutului cu viitorul.
Ce sunt tahionii? Particule cu viteze mai mari ca cea a luminii
Tahionii denumiți astfel după cuvântul grecesc „tachýs”, care înseamnă rapid, sunt particule ipotetice care s-ar deplasa cu viteze mai mari decât viteza luminii în vid.
Aceste particule superluminale sunt considerate un fel de paradox al fizicii moderne, o imposibilitate. Tahionii au fost inițial considerați incompatibili cu teoria relativității speciale, cea care spune ca nimic nu s-ar putea deplasa cu viteze mai mari ca cea a luminii.
În ciuda controverselor, un studiu recent publicat în Physical Review D de către fizicieni de la Universitatea din Varșovia și Universitatea din Oxford arată că multe idei legate de tahioni ar putea sa fie nefondate.
Nu numai că tahionii nu sunt excluși de teoria relativității speciale, dar aceștia ar permite o înțelegere mai bună a structurii cauzale a acesteia, susține articolul respectiv.
Notă:
„Tahionul este o particulă subatomică ipotetică a cărei viteză depășește întotdeauna viteza luminii. Existența tahionului, deși nu a fost stabilită experimental, pare să fie în acord cu teoria relativității, care inițial se credea că se aplică doar particulelor cu viteză egală sau mai mică decât cea a luminii. La fel cum o particulă obișnuită, cum ar fi electronul, poate exista doar la viteze mai mici decât cea a luminii, un tahion ar putea exista doar la viteze mai mari decât cea a luminii, moment în care masa sa ar fi reală și pozitivă.
Pierzând energie, un tahion ar accelera; cu cât ar călători mai repede, cu atât ar avea mai puțină energie”. (sursa)
Argumente împotriva existenței tahionilor
Există cel puțin trei motive principale pentru care tahionii au fost considerați imposibili în cadrul teoriei actuale:
* Stare instabilă: starea fundamentală a câmpului tahionic este considerată instabilă, ceea ce ar însemna că particulele superluminale s-ar „dezintegra”;
* Observatori inerțiali: schimbarea de la un observator inerțial la altul ar duce la o schimbare a numărului de particule observate în noul sistemul său de referință.
* Energia negativă: energia particulelor superluminale ar putea avea valori negative, ceea ce ar fi foarte problematic din punct de vedere fizic.
În articolul menționat - aceste probleme, se susține, au fost rezolvate. Să vedem cum.
Amestecul dintre trecut și viitor
Grupul de cercetători care a publicat articolul recent despre tahioni a descoperit că dificultățile legate de tratarea acestora și incompatibilitatea cu teoria relativității aveau o cauză comună. Această cauză era legată de așa-numitele „condițiile la limită” care determină cursul proceselor fizice ce pentru tahioni ar trebui sa includă starea inițială și starea finală a sistemului.
Pentru a calcula probabilitatea unui proces cuantic implicând tahioni, este necesar să se cunoască deci nu doar starea inițială trecută, ci și starea finală. Odată ce acest fapt a fost încorporat în teorie, toate dificultățile menționate anterior au dispărut, iar teoria tahionilor a devenit solidă din punct de vedere matematic.
Ideea că viitorul ar putea deci influența prezentul, în loc ca doar prezentul să determine viitorul, nu este nouă în fizică. Pentru a include tahionii, a fost necesar să se accepte aceasta idee.
Consecințele extinderii condițiilor de limită
Autorii prevăd că extinderea condițiilor de limită are consecințe importante și bizare: apare astfel un nou tip de cuplare cuantică ce amestecă trecutul și viitorul, care nu este prezent în teoria convențională a particulelor. Studiul ridică, de asemenea, întrebarea dacă tahionii astfel descriși sunt doar o „posibilitate matematică” sau dacă astfel de particule vor fi cu adevărat observate.
La ce ar fi buni tahionii?
Conform autorilor, tahionii nu sunt doar o posibilitate teoretică, ci o componentă indispensabilă a procesului de rupere spontană a simetriei responsabile de formarea materiei. Această ipoteză ar însemna că excitațiile câmpului Higgs, înainte ca simetria să fie ruptă spontan, ar putea călători cu viteze superluminale în vid.
Astfel, tahionii, priviți cu scepticism, ar putea juca un rol crucial în înțelegerea și extinderea teoriilor fizicii actuale.
Abstract
Three major misconceptions concerning quantized tachyon fields, the energy spectrum unbounded from below, the frame-dependent and unstable vacuum state, and the noncovariant commutation rules, are shown to be a result of misrepresenting the Lorentz group in a too small Hilbert space. By doubling this space we establish an explicitly covariant framework that allows for the proper quantization of the tachyon fields eliminating all of these issues. Our scheme that is derived to maintain the relativistic covariance also singles out the two-state formalism developed by Aharonov et al. [Phys. Rev. 134, B1410 (1964)] as a preferred interpretation of the quantum theory.
Sursa: Covariant quantum field theory of tachyons
Credit imagine: wikipedia.org
