Στη φυσική και την αστρονομία, μελετώνται υποθετικά σωματίδια που μπορούν να ταξιδεύουν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Αυτά τα υποθετικά σωματίδια ονομάζονται ταχυόνια. Αν και η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν μας λέει ότι τα σωματίδια δεν μπορούν να ταξιδεύουν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός, αυτοί οι τύποι σωματιδίων χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση διαφόρων μελετών από τις οποίες λαμβάνονται μεγάλα επιστημονικά οφέλη.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τα tachyons και τα χαρακτηριστικά τους.
Τι είναι τα tachyons
Όταν αναλύουμε τα διαφορετικά σωματίδια που ταξιδεύουν στο χώρο και το χρόνο στη φυσική ή τη γαστρονομία, λέμε ότι υπάρχει το όριο της ταχύτητας του φωτός. Όποιος μπορεί να ταξιδέψει με ταχύτητα πιο γρήγορα από το φως, θα μπορεί να ταξιδέψει εγκαίρως. Από το σετ ταχυών που είναι ικανά να ταξιδεύουν με υψηλή ταχύτητα, γεννιέται η ενέργεια ταχυόν. Αυτός ο τύπος ενέργειας είναι ουδέτερος και κινείται με ταχύτητα 27 φορές την ταχύτητα του φωτός. Tachyons είναι τα συστατικά αυτού του τύπου ενέργειας και αντιστοιχεί στην ενέργεια της σκέψης.
Αν το αναλύσουμε από την άποψη της θεωρίας της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, το ταχυόν είναι ένα υποθετικό σωματίδιο που έχει ένα τετραμερές διαστημικού τύπου. Αυτό υπονοεί ότι η ενέργεια και οι στιγμές του είναι πραγματικές, η μάζα σε κατάσταση ηρεμίας θα ήταν φανταστικός αριθμός. Αυτό σημαίνει ότι το τετράγωνό σας θα είναι αρνητικό. Αναλύουμε τη δική σας στιγμή του χρόνου και βλέπουμε ότι θα βιώσετε ένα ταχυόν που είναι επίσης φανταστικό.
Ένα περίεργο αποτέλεσμα που έχουν τα ταχυόνια, σε αντίθεση με τα πραγματικά σωματίδια, η ταχύτητα αυτών των σωματιδίων αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ενέργειά τους. Η συνέπεια που μπορεί να συμβεί αυτό οφείλεται στην ειδική σχετικότητα. Υποθετικά σημειώνουμε ένα είδος ταχυόν με αρνητική τετραγωνική μάζα. Εάν συμφωνούμε με τον Αϊνστάιν, η συνολική ενέργεια που έχει ένα σωματίδιο είναι η μάζα ανάπαυσης υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός τετραγωνικά και πολλαπλασιάζεται με τον παράγοντα Lorentz.
Όταν ταχυόνια χρησιμοποιούνται για συνηθισμένη ύλη βλέπουμε ότι η ενέργεια αυξάνεται με την ταχύτητα και γίνεται άπειρη καθώς η ταχύτητα πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός. Εάν η μάζα είναι φανταστική θα έχουμε ότι ο παρονομαστής του κλάσματος πρέπει επίσης να είναι φανταστικός για να αποκτήσουμε τον κοινό πραγματικό αριθμό ενέργειας. Για να είναι ο παρονομαστής φανταστικός, ο αριθμός τετραγωνικής ρίζας πρέπει να είναι αρνητικός. Αυτό θα συμβεί μόνο εάν η ταχύτητα της συγκεκριμένης μετάβασης είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός. Αυτό είναι όπου το γεγονός ότι το tachyon είναι ένα σωματίδιο που ταξιδεύει με μεγαλύτερη ταχύτητα προέρχεται θα κάνει το φως.
Περιορισμοί και θεωρία πεδίου
Πρέπει να σημειωθεί ότι τα ταχυόνια περιορίζονται από την αναλογία χωρικού τύπου γραφίτη που λαμβάνεται με ανάλυση ενέργειας και ροπής. Επομένως, αυτό το υποθετικό σωματίδιο δεν μπορεί ποτέ να πάει πιο αργά από την ταχύτητα του φωτός. Ως περίεργο γεγονός, καθώς η ενέργεια αυτού του σωματιδίου μειώνεται, η ταχύτητά του αυξάνεται.
Εάν υπήρχαν ταχυόνια και μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με τη συνηθισμένη ύλη θα μπορούσε να παραβιαστεί η αρχή της αιτιότητας. Αυτή η αρχή περιγράφει τη σχέση μεταξύ αιτίων και αποτελεσμάτων. Είναι μια θεμελιώδης αρχή για όλες τις φυσικές επιστήμες, ειδικά στον τομέα της φυσικής. Η αιτιότητα μπορεί επίσης να μελετηθεί από άλλες οπτικές γωνίες όπως η φιλοσοφία, ο υπολογισμός και η στατιστική.
Σύμφωνα με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, είναι δυνατόν να χτιστούν χωροχρόνοι στους οποίους τα σωματίδια μπορούν να διαδίδονται ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός. Αυτό είναι ένα χρονικό διάστημα σε σχέση πάντα με έναν μακρινό παρατηρητή.
Αν πάμε στη θεωρία πεδίου βλέπουμε ότι τα ταχυόνια είναι συνήθως ένα σκοτεινό πεδίο. Σε αυτήν την περίπτωση, έχει αρνητική τετραγωνική μάζα. Το γεγονός ότι υπάρχει ένα τέτοιο ιδιαίτερο σημαίνει ότι υπάρχει αστάθεια του κενού χωροχρόνου. Αυτό συμβαίνει επειδή η ενέργεια κενού έχει ένα μέγιστο και όχι ένα ελάχιστο. Μια μικρή ώθηση σε αυτόν τον χώρο και το χρόνο θα μπορούσε να προκαλέσει μια φθορά των εκθετικών εύρους που παράγει μια συμπύκνωση ταχυόνων.
Tachyons εμφανίζονται επίσης σε πολλές εκδόσεις της θεωρίας χορδών. Αυτή η θεωρία δηλώνει ότι το μόνο που βλέπουμε είναι σωματίδια χωρισμένα σε ηλεκτρόνια, φωτόνια, βαρυτόνια, και τα λοιπά. Όλα αυτά τα σωματίδια είναι στην πραγματικότητα διαφορετικές δονητικές καταστάσεις της ίδιας σειράς. Στη συνέχεια, η μάζα ενός συγκεκριμένου μπορεί να συναχθεί ως αυτή η δόνηση που ασκείται από τη συμβολοσειρά. Τα ταχυόνια εμφανίζονται στο φάσμα των καταστάσεων της επιτρεπόμενης χορδής και αυτό σημαίνει ότι ορισμένες καταστάσεις έχουν αρνητικές τετραγωνικές μάζες. Επομένως, είναι φανταστικές μάζες.
Θα μπορούσαν τα tachyons να απαντήσουν σε ερωτήσεις σχετικά με το σύμπαν;
Οι επιστήμονες Βότανο Τηγανητό, από το Πανεπιστήμιο Brown, και Yves gabellini, από το INLN-Université de Nice, θεωρήστε ότι τα μυστήρια του Standard Model μπορούν να λυθούν με ταχυόνια. Αυτοί οι επιστήμονες έχουν βρει ένα μοντέλο βασισμένο σε ταχυόνια, ενώ προσπαθούν να βρουν μια εξήγηση για τη σκοτεινή ενέργεια στο διάστημα. Το μοντέλο που δημιούργησαν είχε διάφορες μαθηματικές δυσκολίες καθώς υπήρχαν εντελώς απροσδόκητοι φανταστικοί αριθμοί.
Γνωρίζουμε ότι η υπόλοιπη μάζα ενός ταχυόν είναι ένας φανταστικός αριθμός. Αυτό δεν συμβαίνει με τα συνηθισμένα σωματίδια. Οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι η συμπερίληψη των κυμαινόμενων ταχυών και των αντι-ταχυόνων ζευγών θα μπορούσε να εξαλείψει φανταστικούς αριθμούς που δεν βοήθησαν στην ολοκλήρωση των υπολογισμών. Θα μπορούσαν επίσης να εξηγήσουν την ταχεία επέκταση του σύμπαντος στις αρχικές στιγμές της δημιουργίας του.
Αυτές οι υποθέσεις δεν μπορούν να απορριφθούν από κανένα πειραματικό τεστ. Ωστόσο, το μοντέλο ταιριάζει απόλυτα με όλα τα πειραματικά δεδομένα που διατίθενται επί του παρόντος σχετικά με τη σκοτεινή ενέργεια και την ενέργεια του πληθωρισμού που συνέβη όταν το big bang δημιούργησε το σύμπαν.
Όλοι αυτοί οι υπολογισμοί υποδηλώνουν ότι τα ταχυόνια υψηλής ενέργειας θα μπορούσαν να είναι σε θέση να απορροφήσουν σχεδόν όλα τα φωτόνια που εκπέμπονται και, επομένως, γίνονται αόρατα.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το τι είναι τα tachyons.