W fizyce i astronomii badane są hipotetyczne cząstki zdolne do podróżowania szybciej niż prędkość światła. Te hipotetyczne cząstki są nazywane tachiony. Chociaż teoria względności Einsteina mówi nam, że cząstki nie mogą podróżować szybciej niż prędkość światła, tego typu cząstki są wykorzystywane do przeprowadzania różnych badań, z których uzyskuje się ogromne korzyści naukowe.
W tym artykule powiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o tachionach i ich właściwościach.
Co to są tachiony
Kiedy analizujemy różne cząstki, które podróżują w przestrzeni i czasie w fizyce lub gastronomii, mówimy, że istnieje ograniczenie prędkości światła. Kto potrafi poruszać się z prędkością większą niż światło, będzie mógł podróżować w czasie. Z zestawu tachionów zdolnych do podróżowania z dużą prędkością rodzi się energia tachionowa. Ten rodzaj energii jest neutralny i porusza się z prędkością 27 razy większą niż prędkość światła. Tachiony są składnikami tego rodzaju energii i odpowiadają energii myśli.
Jeśli przeanalizujemy to z punktu widzenia szczególnej teorii względności Einsteina, tachyon jest hipotetyczną cząstką, która ma czworokąt przestrzenny. Oznacza to, że jego energia i momenty są rzeczywiste, a jego masa w spoczynku byłaby liczbą urojoną. Oznacza to, że twój quad będzie ujemny. Analizujemy Twój własny moment i widzimy, że doświadczysz tachionu, który również jest wyimaginowany.
Ciekawy efekt, jaki mają tachiony, w przeciwieństwie do prawdziwych cząstek, prędkość tych cząstek rośnie wraz ze wzrostem ich energii. Konsekwencją, że może się to zdarzyć, jest szczególna teoria względności. Hipotetycznie oznaczamy rodzaj tachionu ujemną masą kwadratową. Jeśli zgodzimy się z Einsteinem, całkowita energia, jaką ma cząstka, wynosi jego masa spoczynkowa razy prędkość światła podniesiona do kwadratu i pomnożona przez współczynnik Lorentza.
Kiedy tachiony są używane do zwykłej materii, widzimy, że energia rośnie wraz z prędkością i staje się nieskończona, gdy prędkość zbliża się do prędkości światła. Jeśli masa jest wyimaginowana, będziemy mieć, że mianownik ułamka musi być również urojony, aby otrzymać wspólną liczbę rzeczywistą energii. Aby mianownik był urojony, pierwiastek kwadratowy musi być ujemny. Stanie się tak tylko wtedy, gdy prędkość danego ruchu jest większa niż prędkość światła. Stąd fakt, że tachion jest cząstką poruszającą się z większą prędkością, sprawi, że światło to zrobi.
Ograniczenia i teoria pola
Należy zauważyć, że tachiony są ograniczone proporcją typu przestrzennego grafitu, który jest uzyskiwany poprzez analizę energii i momentu. Dlatego ta hipotetyczna cząstka nigdy nie może poruszać się z prędkością niższą niż prędkość światła. Co ciekawe, wraz ze spadkiem energii tej cząstki jej prędkość rośnie.
Gdyby tachiony istniały i mogłyby oddziaływać ze zwykłą materią można by naruszyć zasadę przyczynowości. Zasada ta opisuje związek między przyczynami i skutkami. Jest to podstawowa zasada wszystkich nauk przyrodniczych, zwłaszcza fizyki. Przyczynowość można również badać z innych perspektyw, takich jak filozofia, obliczenia i statystyka.
Zgodnie z teorią ogólnej teorii względności możliwe jest budowanie czasoprzestrzeni, w których cząstki mogą rozprzestrzeniać się szybciej niż prędkość światła. Jest to przestrzeń czasowa zawsze odnosząca się do odległego obserwatora.
Jeśli przejdziemy do teorii pola, zobaczymy, że tachiony są zwykle polem skalarnym. W tym przypadku ma ujemną masę kwadratową. Fakt, że taki konkret istnieje, oznacza, że istnieje niestabilność próżni czasoprzestrzennej. Dzieje się tak, ponieważ energia próżni ma raczej maksimum niż minimum. Mały impuls w tej przestrzeni i czasie może spowodować zanik wykładniczych amplitud, co prowadzi do kondensacji tachionów.
Tachiony pojawiają się również w wielu wersjach teorii strun. Ta teoria to stwierdza wszystko, co widzimy, to cząstki podzielone na elektrony, fotony, grawitony, itp. Wszystkie te cząstki są w rzeczywistości różnymi stanami wibracyjnymi tej samej struny. Następnie masę konkretnego można wydedukować jako wibrację wywieraną przez strunę. Tachiony występują w widmie stanów dopuszczalnej cięciwy, co oznacza, że niektóre stany mają ujemne masy kwadratowe. Dlatego są wyimaginowanymi masami.
Czy tachiony mogą odpowiadać na pytania dotyczące wszechświata?
Naukowcy Smażone zioła, z Brown University i Yves gabelliniz INLN-Université de Nice, uważają, że tajemnice Modelu Standardowego mogą zostać rozwiązane przez tachiony. Naukowcy ci opracowali model oparty na tachionach, próbując znaleźć wyjaśnienie ciemnej energii w kosmosie. Stworzony przez nich model miał różne trudności matematyczne, ponieważ zawierały zupełnie nieoczekiwane liczby urojone.
Wiemy, że masa spoczynkowa tachionu jest liczbą urojoną. Nie dotyczy to zwykłych cząstek. Naukowcy zdali sobie sprawę, że poprzez uwzględnienie fluktuujących par tachionów i anty-tachionów można wyeliminować liczby urojone, które nie pomogły w ukończeniu obliczeń. Mogliby również wyjaśnić gwałtowne rozszerzanie się wszechświata w początkowych momentach jego powstania.
Żaden test eksperymentalny nie może zaprzeczyć tym założeniom. Jednak model doskonale pasuje do wszystkich dostępnych obecnie danych eksperymentalnych dotyczących ciemnej energii i energii inflacji, która miała miejsce, gdy Wielki Wybuch stworzył Wszechświat.
Wszystkie te obliczenia sugerują, że tachiony o wysokiej energii byłyby w stanie ponownie wchłonąć prawie wszystkie emitowane fotony, a zatem stają się niewidzialne.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o tym, czym są tachiony.