Във физиката и астрономията се изучават хипотетични частици, които са способни да пътуват по-бързо от скоростта на светлината. Тези хипотетични частици се наричат тахиони. Въпреки че теорията на относителността на Айнщайн ни казва, че частиците не могат да се движат по-бързо от скоростта на светлината, тези видове частици се използват за извършване на различни изследвания, от които се получават големи научни ползи.
В тази статия ще ви разкажем всичко, което трябва да знаете за тахионите и техните характеристики.
Какво представляват тахионите
Когато анализираме различните частици, които пътуват през пространството и времето във физиката или гастрономията, казваме, че има ограничение на скоростта на светлината. Който може да пътува със скорост, по-бърза от светлината, ще може да пътува във времето. От множеството тахиони, които са способни да пътуват с висока скорост, се ражда тахионната енергия. Този тип енергия е неутрална и движещи се със скорост 27 пъти по-голяма от скоростта на светлината. Тахионите са компонентите на този вид енергия и съответстват на енергията на мисълта.
Ако го анализираме от гледна точка на теорията за специалната относителност на Айнщайн, тахионът е хипотетична частица, която има квадримомент от космически тип. Това предполага, че неговата енергия и моменти са реални, а масата му в покой би била въображаемо число. Това означава, че вашата четворка ще бъде отрицателна. Ние анализираме вашия собствен момент от времето и виждаме, че ще изпитате тахион, който също е въображаем.
Любопитен ефект, който имат тахионите, за разлика от реалните частици, е, че скоростта на тези частици нараства с нарастването на енергията им. Последицата, че това може да се случи, се дължи на специална теория на относителността. Хипотетично отбелязваме един вид тахион с отрицателна квадратна маса. Ако се съгласим с Айнщайн, общата енергия, която има една частица, е неговата маса на покой, умножена по скоростта на светлината на квадрат и умножена по фактора на Лоренц.
Когато тахионите се използват за обикновена материя, виждаме, че енергията се увеличава със скоростта и става безкрайна, когато скоростта се приближава до скоростта на светлината. Ако масата е въображаема, ще имаме, че знаменателят на фракцията също трябва да е въображаем, за да получим реалното число на общата енергия. За да бъде въображаем знаменателят, номерът на квадратния корен трябва да е отрицателен. Това ще се случи само ако скоростта на конкретния път е по-голяма от скоростта на светлината. Тук произлиза фактът, че тахионът е частица, която се движи с по-висока скорост, отколкото светлината.
Ограничения и теория на полето
Трябва да се отбележи, че тахионите са ограничени от пространственото съотношение на типа графит, което се получава чрез анализ на енергията и момента. Следователно тази хипотетична частица никога не може да върви по-бавно от скоростта на светлината. Любопитен факт е, че с намаляването на енергията на тази частица скоростта й се увеличава.
Ако тахионите съществуват и могат да взаимодействат с обикновената материя принципът на причинно-следствената връзка би могъл да бъде нарушен. Този принцип описва връзката между причините и последиците. Това е основен принцип за всички природни науки, особено в областта на физиката. Причинността може да се изследва и от други перспективи като философия, изчисления и статистика.
Според общата теория на относителността е възможно да се изгради пространство-време, в което частиците могат да се разпространяват по-бързо от скоростта на светлината. Това е пространство на времето, винаги спрямо отдалечен наблюдател.
Ако преминем към теорията на полето, виждаме, че тахионите обикновено са скаларно поле. В този случай тя има отрицателна квадратна маса. Фактът, че съществува такава особеност, означава, че има нестабилност на пространствено-времевия вакуум. Това е така, защото енергията на вакуума има максимум, а не минимум. Малък импулс в това пространство и време може да доведе до разпадане на експоненциални амплитуди, което води до кондензация на тахиони.
Тахионите също се появяват в много версии на теорията на струните. Тази теория твърди, че всичко, което виждаме, са частици, разделени на електрони, фотони, гравитони, и т.н. Всички тези частици всъщност са различни вибрационни състояния на една и съща струна. След това, масата на дадено може да се изчисли като тази вибрация, упражнявана от струната. Тахионите се появяват в спектъра на състоянията на допустимата хорда и това означава, че някои състояния имат отрицателни квадратни маси. Следователно те са въображаеми маси.
Могат ли тахионите да отговорят на въпроси за Вселената?
Учените Билка пържена, от университета Браун, и Ив габелини, от INLN-Université de Nice, помислете, че тайните на Стандартния модел могат да бъдат разрешени чрез тахиони. Тези учени са измислили модел, базиран на тахиони, докато се опитват да намерят обяснение за тъмната енергия в космоса. Моделът, който те създадоха, имаше различни математически трудности, тъй като имаше напълно неочаквани въображаеми числа.
Знаем, че остатъчната маса на тахион е въображаемо число. Това не се случва с обикновените частици. Учените осъзнаха, че чрез включване на колебливи двойки тахион и антитахион могат да бъдат премахнати въображаеми числа, които не помагат за завършване на изчисленията. Те биха могли да обяснят и бързото разширяване на Вселената в началните моменти от нейното създаване.
Тези предположения не могат да бъдат отречени от нито един експериментален тест. Моделът обаче се вписва перфектно с всички налични в момента експериментални данни за тъмната енергия и енергията на инфлация, настъпила, когато големият взрив създаде Вселената.
Всички тези изчисления предполагат, че високоенергийните тахиони биха могли да реабсорбират почти всички излъчвани фотони и следователно те стават невидими.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за това какво представляват тахионите.