11 جولای 2024 -توسط دانشگاه ورشو-اعتبار: دامنه عمومی Pixabay/CC0
تاکیون ها ذرات فرضی هستند که با سرعتی بیشتر از سرعت نور حرکت می کنند. این ذرات فوق فعال، «بچه‌ی وحشتناک» فیزیک مدرن هستند. تا همین اواخر، آنها به طور کلی به عنوان موجوداتی در نظر گرفته می شدند که در نظریه نسبیت خاص نمی گنجیدند.
با این حال، مقاله ای که به تازگی توسط فیزیکدانان دانشگاه ورشو و دانشگاه آکسفورد در Physical Review منتشر شده است، نشان می دهد که بسیاری از این پیش داوری ها بی اساس بوده اند. تاکیون ها نه تنها توسط نظریه رد نمی شوند، بلکه به ما امکان می دهند ساختار علی آن را بهتر درک کنیم.
حرکت با سرعتی فراتر از سرعت نور یکی از بحث برانگیزترین موضوعات در فیزیک است. ذرات فرضی که می‌توانند با سرعت‌های فوق‌فعال حرکت کنند، به نام تاکیون‌ها از یونانی tachýs – سریع،نوزاد هولناک فیزیک مدرن هستند. تا همین اواخر، آنها به طور گسترده به عنوان آفرینش هایی در نظر گرفته می شدند که در تئوری نسبیت خاص نمی گنجند.
حداقل سه دلیل برای عدم وجود تاکیون ها در نظریه کوانتومی تاکنون شناخته شده است. اول: حالت پایه میدان تاکیون قرار بود ناپایدار باشد، که به این معنی است که چنین ذراتی ابر “بهمن” را تشکیل می دهند. دوم: قرار بود تغییر در ناظر اینرسی منجر به تغییر در تعداد ذرات مشاهده شده در سیستم مرجع او شود، اما وجود مثلاً هفت ذره نمی تواند به این بستگی داشته باشد که چه کسی به آنها نگاه می کند. دلیل سوم: انرژی ذرات ابرفعال می تواند مقادیر منفی به خود بگیرد.
در همین حال، گروهی از نویسندگان: یرزی پاکزوس، در حال پیگیری دکترای خود. در دانشگاه استکهلم، Kacper Dębski، به پایان رساندن دکترای خود. در دانشکده فیزیک، شیمون سدروسکی، دانشجوی سال آخر فیزیک (مطالعات به زبان انگلیسی)، و چهار محقق با تجربه دیگر: شیمون چارزینسکی، کریستوف تورزینسکی، آندرژ دراگان (همه از دانشکده فیزیک دانشگاه ورشو) و آرتور اکرت از دانشگاه آکسفورد، اخیراً اشاره کرده است که مشکلات تاکیون‌ها تاکنون یک دلیل مشترک داشته است. معلوم شد که “شرایط مرزی” که مسیر فرآیندهای فیزیکی را تعیین می کند، نه تنها شامل حالت اولیه بلکه وضعیت نهایی سیستم نیز می شود.
به بیان ساده: برای محاسبه احتمال یک فرآیند کوانتومی شامل تاکیون ها، لازم است نه تنها وضعیت اولیه گذشته بلکه وضعیت نهایی آینده آن را نیز بدانیم. هنگامی که این واقعیت در نظریه گنجانده شد، تمام مشکلات ذکر شده در قبل به طور کامل ناپدید شد و نظریه تاکیون از نظر ریاضی سازگار شد.
آندری دراگان، الهام بخش اصلی کل تلاش تحقیقاتی، می گوید: “این کمی شبیه تبلیغات اینترنتی است – یک ترفند ساده می تواند مشکلات شما را حل کند.”
“این ایده که آینده می تواند بر حال تاثیر بگذارد به جای اینکه زمان حال آینده را تعیین کند، در فیزیک جدید نیست. با این حال، تا به حال، این نوع دیدگاه در بهترین حالت یک تفسیر غیرمتعارف از برخی پدیده های کوانتومی بوده است و این بار ما مجبور شدیم. دراگان به این نتیجه رسید که برای “جای دادن” برای تاکیون ها باید فضای حالت را گسترش دهیم.
نویسندگان همچنین پیش‌بینی می‌کنند که گسترش شرایط مرزی پیامدهای خود را دارد: نوع جدیدی از درهم‌تنیدگی کوانتومی در تئوری ظاهر می‌شود که گذشته و آینده را در هم می‌آمیزد، که در نظریه ذرات مرسوم وجود ندارد. این مقاله همچنین این سوال را مطرح می‌کند که آیا تاکیون‌هایی که به این روش توصیف شده‌اند، صرفاً یک «امکان ریاضی» هستند یا اینکه چنین ذرات احتمالاً روزی مشاهده می‌شوند.
به گفته نویسندگان، تاکیون ها نه تنها یک امکان هستند، بلکه در واقع جزء ضروری فرآیند شکستن خود به خودی مسئول تشکیل ماده هستند. این فرضیه به این معنی است که تحریکات میدان هیگز، قبل از اینکه تقارن به طور خود به خود شکسته شود، می تواند با سرعت های فوق العاده در خلاء حرکت کند.
