Тахиони

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, този тип частици се използват за извършване на различни изследвания, от които се получават големи научни ползи. Ако искате да научите повече за съвременната физика и нейните концепции, можете да се консултирате какво е квантовата физика.

В тази статия ще ви разкажем всичко, което трябва да знаете за тахионите и техните характеристики.

Какво представляват тахионите

Когато анализираме във физиката или астрономията различните частици, които пътуват в пространството и времето, ние казваме, че има ограничение за скоростта на светлината. Който може да пътува със скорост по-бърза от светлината, ще може да пътува във времето. Тахионната енергия се ражда от набор от тахиони, които могат да се движат с висока скорост. Този вид 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 прави вашия квадримомент отрицателен. Анализираме самия момент от времето и виждаме, че той ще изпита тахион, който също е въображаем. За да се задълбочите в това как тези концепции влияят на нашето разбиране за Вселената, можете да прочетете за какво е астрофизика.

Любопитен ефект, който имат тахионите е, че за разлика от истинските частици, скоростта на тези частици се увеличава с нарастването на тяхната енергия. Последствието, че това може да се случи, се дължи на специалната теория на относителността. Хипотетично ние маркираме вид тахион с отрицателна квадратна маса. Ако се съгласим с Айнщайн, общата енергия, която притежава една частица, е неговата маса на покой, умножена по скоростта на светлината на квадрат и умножена по фактора на Лоренц.

Когато използваме тахиони за обикновена материя, виждаме, че енергията нараства със скоростта и става безкрайна, когато скоростта се доближава до скоростта на светлината. Ако масата е въображаема, ще трябва знаменателят на дробта също да е въображаема, за да получим енергията като реално число. За да бъде знаменателят въображаем, квадратният корен трябва да е отрицателен. Това ще се случи само ако скоростта направи частицата по-голяма от скоростта на светлината. Оттук идва и фактът, че тахионът е частица, която се движи със скорост по-голяма от 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 теорията на общата теория на относителността е възможно да се конструират времена-пространства, в които частиците да се разпространяват по-бързо от скоростта на светлината. Това е пространство от време винаги спрямо далечен наблюдател. За повече подробности относно поведението на частиците ви препоръчваме да прочетете за любопитни облаци на Келвин-Хелмхолц.

Ако преминем към теорията на полето, виждаме, че тахионите обикновено са скаларно поле. В този случай тя има отрицателна маса на квадрат. Фактът, че такова съществува означава, че има нестабилност на пространствено-времевия вакуум. Това е така, защото енергията на вакуума има максимум вместо минимум. Малък импулс в това пространство и време може да причини 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. Тогава масата на една частица може да бъде изведена като тази вибрация, упражнявана от струната. Тахионите се появяват в спектъра от допустими състояния на струни и 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, считат, че мистериите на Стандартния модел могат да бъдат разрешени от тахиони. Тези учени са разработили модел, базиран на тахиони, докато се опитват да намерят обяснение за тъмната енергия в космоса. Създаденият от тях модел 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 ще могат да абсорбират почти всички фотони, които се излъчват и следователно, те стават невидими.