Tahionii, particule ipotetice care s-ar deplasa mai rapid decât lumina, au fost considerați incompatibili cu teoria relativității speciale. Un studiu recent realizat de cercetători de la Universitatea din Varșovia și Universitatea din Oxford arată cum incluzând atât starea inițială cât și cea finală a sistemului în analiza proceselor cuantice, dificultățile teoretice dispar, sugerând un posibil amestec al trecutului cu viitorul. 

Ce sunt tahionii? Particule cu viteze mai mari ca cea a luminii

Tahionii denumiți astfel după cuvântul grecesc "tachýs", care înseamnă rapid, sunt particule ipotetice care s-ar deplasa cu viteze mai mari decât viteza luminii. Aceste particule superluminale sunt considerate un fel de paradox al fizicii moderne, o imposibilitate. Până de curând, tahionii erau incompatibili cu teoria relativității speciale, cea care spune ca nimic nu s-ar putea deplasa cu viteze mai mari ca cea a luminii.

În ciuda controverselor, un studiu recent publicat în Physical Review D de către fizicieni de la Universitatea din Varșovia și Universitatea din Oxford arată că multe idei legate de tachioni ar putea sa fie nefondate. Nu numai că tahionii nu sunt excluși de teoria relativității speciale, dar aceștia permit o înțelegere mai bună a structurii cauzale a acesteia, susține articolul respectiv.

Argumente împotriva existenței tahionilor

Există cel puțin trei motive principale pentru care tahionii au fost considerați imposibili în cadrul teoriei actuale:

 

• Stare instabilă: atarea fundamentală a câmpului tahionic este considerată instabilă, ceea ce ar însemna că particulele superluminale a-ar “dezintegra”;
• Observatori inerțiali: Schimbarea de la un observator inerțial la altul ar duce la o schimbare a numărului de particule observate în noul sistemul său de referință. 
• Energia negativă: Energia particulelor superluminale ar putea avea valori negative, ceea ce ar fi foarte problematic din punct de vedere fizic.

În articolul de care va relatez aceste probleme, se susține, au fost rezolvate – să vedem cum.

Descoperirea recentă: amestecul dintre trecut și viitor

Grupul de cercetatori care a publicat articolul recent despre tahioni, a descoperit că dificultățile legate de tratarea acestora si incompatibilitatea cu teoria relativitatii, aveau o cauză comună. Aceasta cauza era legata de asa-numitele "condițiile la limită" care determină cursul proceselor fizice ce pentru tahioni ar trebui sa includă starea inițială și starea finală a sistemului.

Pentru a calcula probabilitatea unui proces cuantic implicând tahioni, este necesar să se cunoască deci nu doar starea inițială trecută, ci și starea finală in viitor. Odată ce acest fapt a fost încorporat în teorie, toate dificultățile menționate anterior au dispărut, iar teoria tahionilor a devenit consistentă din punct de vedere matematic.

Ideea că viitorul ar putea deci influența prezentul, în loc ca doar prezentul să determine viitorul, nu este nouă în fizică. Pentru a include tahionii, a fost necesar să se accepte aceasta idee.

Consecințele extinderii condițiilor de limită

Autorii prevăd că extinderea condițiilor de minită are consecințe importante și bizare: apare astfel un nou tip de entanglement cuantic care amestecă trecutul și viitorul, și care nu este prezent în teoria convențională a particulelor. Studiul ridică, de asemenea, întrebarea dacă tahionii astfel descriși sunt doar o „posibilitate matematică” sau dacă astfel de particule sunt vor fi cu adevărat observate într-o bună zi.

La ce ar fi buni tahionii?

Conform autorilor, tahionii nu sunt doar o posibilitate teoretică, ci o componentă indispensabilă a procesului de rupere spontană a simetriei responsabile de formarea materiei. Această ipoteză ar însemna că excitațiile câmpului Higgs, înainte ca simetria să fie ruptă spontan, ar putea călători cu viteze superluminale în vid. Astfel, tahionii, priviți cu scepticism, ar putea juca un rol crucial în înțelegerea și extinderea teoriilor fizicii actuale.

sursa: journals.aps.org

 

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, director de cercetare în domeniul fizicii particulelor elementare și al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisică Nucleare (Roma, Italia) și colaborator al Scientia.ro