Odkąd Einstein zaprezentował swoją teorię względności, prędkość światła uważana jest za stałą fizyczną wszechświata, która wiąże ze sobą przestrzeń i czas. Krótko mówiąc, była to prędkość, z jaką wierzono, że światło i wszystkie inne formy promieniowania elektromagnetycznego przemieszczają się przez cały czas w pustej przestrzeni, niezależnie od ruchu źródła lub bezwładności układu odniesienia obserwatora. Ale przypuśćmy na chwilę, że istniała cząstka, która sprzeciwiła się temu prawu, która mogłaby istnieć w ramach relatywistycznego wszechświata, ale jednocześnie przeciwstawić się fundamentom, na których został zbudowany? Brzmi niemożliwie, ale istnienie takiej cząstki może być bardzo konieczne z kwantowego punktu widzenia, rozwiązując kluczowe problemy pojawiające się w tej chaotycznej teorii. Jest znany jako Tachyon Particle, hipotetyczna cząsteczka subatomowa, która może poruszać się szybciej niż światło i stwarza szereg intrygujących problemów i możliwości w dziedzinie fizyki.
W języku szczególnej teorii względności tachion byłby cząsteczką o kosmicznym czteropędu i wyobrażonym właściwym czasie. Ich istnienie przypisano po raz pierwszy niemieckiemu fizykowi Arnoldowi Sommerfeldowi; mimo że to Gerald Feinberg wymyślił ten termin w latach 60. XX wieku, a kilku innych naukowców pomogło rozwinąć teoretyczne ramy, w których wierzono, że tachyony istnieją. Zostały pierwotnie zaproponowane w ramach kwantowej teorii pola jako sposób wyjaśnienia niestabilności układu, ale mimo to stwarzają problemy dla teorii szczególnej teorii względności.
Na przykład, jeśli tachiony byłyby konwencjonalnymi, lokalizowalnymi cząsteczkami, które mogłyby być użyte do wysyłania sygnałów szybciej niż światło, prowadziłoby to do naruszenia związku przyczynowego w szczególnej teorii względności. Ale w ramach kwantowej teorii pola tachyony są rozumiane jako oznaczające niestabilność układu i są traktowane za pomocą teorii znanej jako kondensacja tachyonu, procesu, który próbuje rozwiązać ich istnienie, wyjaśniając je w kategoriach lepiej rozumianych zjawisk, a nie jako naprawdę szybsze niż światło cząsteczki. Pola tachyoniczne pojawiły się teoretycznie w różnych kontekstach, takich jak teoria strun bozonowych. Ogólnie rzecz biorąc, teoria strun stwierdza, że to, co widzimy jako „cząstki” - elektrony, fotony, grawitony i tak dalej - są w rzeczywistości różnymi stanami wibracji tego samego leżącego u podstaw łańcucha. W tych ramach tachion pojawiłby się jako wskaźnik niestabilności w układzie D-brane lub w samej czasoprzestrzeni.
Pomimo teoretycznych argumentów przeciwko istnieniu cząstek tachionowych, przeprowadzono eksperymentalne poszukiwania w celu przetestowania założenia na ich istnienie; jednak nie znaleziono eksperymentalnych dowodów na istnienie cząstek tachyonu.
Napisaliśmy wiele artykułów o tachyonie dla Space Magazine. Oto artykuł o cząstkach elementarnych i artykuł o teorii względności Einsteina.
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat tachyonu, zapoznaj się z tymi artykułami z Science World. Możesz także przejrzeć dyskusję na forum o tachionach.
Nagraliśmy też cały odcinek Astronomy Cast o teorii szczególnej teorii względności. Posłuchaj tutaj, odcinek 9: Teoria specjalnej teorii względności Einsteina.
Źródła:
http://en.wikipedia.org/wiki/Tachyon
http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light
http://scienceworld.wolfram.com/physics/Tachyon.html
http://en.wikipedia.org/wiki/D-brane
http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/warp.html
