Tahijoni

U fizici i astronomiji proučavaju se hipotetske čestice koje su sposobne putovati brže od brzine svjetlosti. Te hipotetske čestice su pozvane tahioni. Iako nam Einsteinova teorija relativnosti govori da čestice ne mogu putovati brže od brzine svjetlosti, ova vrsta čestica koristi se za izvođenje raznih istraživanja od kojih se izvlače velike znanstvene koristi. Ako želite znati više o modernoj fizici i njezinim konceptima, možete se konzultirati što je kvantna fizika.

U ovom ćemo vam članku reći sve što trebate znati o tahionima i njihovim karakteristikama.

Što su tahioni

Kada u fizici ili astronomiji analiziramo različite čestice koje putuju kroz prostor i vrijeme, kažemo da postoji ograničenje brzine svjetlosti. Tko god može putovati brzinom većom od svjetlosti, moći će putovati kroz vrijeme. Energija tahiona rađa se iz skupa tahiona koji mogu putovati velikom brzinom. Ova vrsta energije je neutralna i krećući se brzinom 27 puta većom od brzine svjetlosti. Tahioni su sastavnice ove vrste energije i odgovaraju energiji misli.

Ako ga analiziramo sa stajališta Einsteinove teorije posebne relativnosti, tahion je hipotetička čestica koja ima kvadrimoment svemirskog tipa. To implicira da su njegova energija i trenutci stvarni, a masa koja miruje bila bi zamišljeni broj. To čini vaš kvadrimoment negativnim. Analiziramo sam trenutak vremena i vidimo da će doživjeti tahion koji je također imaginaran. Da biste dublje istražili kako ovi koncepti utječu na naše razumijevanje svemira, možete pročitati o što je astrofizika.

Zanimljiv učinak koji imaju tahioni je da se, za razliku od pravih čestica, brzina tih čestica povećava kako im raste energija. Posljedica da se to može dogoditi je zbog posebne teorije relativnosti. Hipotetski označavamo vrstu tahiona negativnom kvadratnom masom. Ako se slažemo s Einsteinom, ukupna energija koju ima čestica je njegova masa odmora pomnožena sa brzinom svjetlosti na kvadrat i pomnožena s Lorentzovim faktorom.

Kada koristimo tahione za običnu materiju vidimo da energija raste s brzinom i postaje beskonačna kako se brzina približava brzini svjetlosti. Ako je masa imaginarna, morat ćemo imati i nazivnik razlomka imaginaran kako bismo energiju dobili kao realan broj. Da bi nazivnik bio imaginaran, kvadratni korijen mora biti negativan. To će se dogoditi samo ako brzina čini česticu većom od brzine svjetlosti. Odatle potječe činjenica da je tahion čestica koja putuje brzinom većom od svjetlosti.

Ograničenja i teorija polja

Imajte na umu da su tahioni ograničeni prostornim omjerom tipa grafita koji se dobiva analizom energije i trenutka. Stoga ova hipotetska čestica nikada ne može ići sporije od brzine svjetlosti. Zanimljiva činjenica je kako se energija ove čestice smanjuje, a brzina se povećava.

Kad bi tahioni postojali i mogli komunicirati s običnom materijom moglo bi se prekršiti načelo uzročnosti. Ovo načelo opisuje odnos između uzroka i posljedica. To je temeljno načelo za sve prirodne znanosti, posebno u području fizike. Uzročnost se može proučavati i iz drugih perspektiva poput filozofije, računanja i statistike.

Prema općoj teoriji relativnosti, moguće je konstruirati prostor-vremena u kojima se čestice mogu širiti brže od brzine svjetlosti. Ovo je vremenski prostor uvijek u odnosu na udaljenog promatrača. Za više pojedinosti o ponašanju čestica, preporučujemo da pročitate o znatiželjni Kelvin-Helmholtz oblaci.

Ako odemo na teoriju polja, vidimo da su tahioni obično skalarno polje. U ovom slučaju ima negativan kvadrat mase. Činjenica da takva posebnost postoji znači da postoji nestabilnost prostorno-vremenskog vakuuma. To je zato što energija vakuuma ima maksimum, a ne minimum. Mali impuls u ovom prostoru i vremenu mogao bi uzrokovati opadanje eksponencijalnih amplituda koje proizvodi kondenzaciju tahiona.

Tahioni se također pojavljuju u mnogim verzijama teorije struna. Ova teorija tvrdi da sve što vidimo su čestice podijeljene na elektrone, fotone, gravitone, itd. Sve te čestice zapravo su različita vibracijska stanja iste strune. Tada se masa čestice može zaključiti kao vibracija koju izaziva struna. Tahioni se pojavljuju u spektru dopuštenih stanja niza i znači da neka stanja imaju negativne kvadrate mase. Prema tome, oni su imaginarne mase.

Mogu li tahioni odgovoriti na pitanja o svemiru?

Znanstvenici Pržena biljkasa Sveučilišta Brown i Yves gabellini, sa INLN-Université de Nice, smatraju da se misterije Standardnog modela mogu riješiti tahionima. Ovi su znanstvenici razvili model temeljen na tahionima dok pokušavaju pronaći objašnjenje tamne energije u svemiru. Model koji su izradili imao je razne matematičke poteškoće jer su postojali potpuno neočekivani imaginarni brojevi.

Znamo da je masa mirovanja tahiona imaginarni broj. To nije slučaj s običnim česticama. Znanstvenici su shvatili da se uključivanjem fluktuirajućih parova tahiona i antitahiona mogu izbaciti imaginarni brojevi koji nisu pomogli u dovršenju izračuna. Oni bi također mogli objasniti brzo širenje svemira u početnim trenucima njegovog stvaranja.

Te pretpostavke ne može poreći nijedan eksperimentalni test. Međutim, model se savršeno uklapa u sve eksperimentalne podatke koji su trenutno dostupni o tamnoj energiji i energiji inflacije koja se dogodila kad je Veliki prasak stvorio svemir.

Svi ovi izračuni sugeriraju da bi tahioni visoke energije mogli ponovno apsorbirati gotovo sve fotone koji se emitiraju i, prema tome, postaju nevidljivi.