إذا كانت التاكيونات جسيمات فيزيائية قادرة على التفاعل مع المادة القياسية، فإن طبيعتها فائقة السرعة الضوئية ($v > c$) ستترك بصمات مميزة لا لبس فيها في كاشفات الجسيمات. على مدى العقود الستة الماضية، استخدم الفيزيائيون التجريبيون مصفوفات زمن الطيران وغرف الفقاعات ومراصد النيوترينو الضخمة تحت الأرض للبحث عن هذه الكيانات المراوغة.
1. إشعاع تشيرنكوف الفراغي
القيد الأكثر صرامة على وجود التاكيونات المشحونة كهربائياً يأتي من ظاهرة إشعاع تشيرنكوف. في وسط عازل (كالماء أو الزجاج)، يسافر الضوء أبطأ من $c$. عندما يمر جسيم مشحون قياسي عبر هذا الوسط أسرع من سرعة الطور المحلية للضوء، يصدر مخروطاً اتجاهياً من الإشعاع الكهرومغناطيسي - المعادل البصري للانفجار الصوتي.
لأن التاكيون يسافر دائماً أسرع من $c$، فإن تاكيوناً مشحوناً سيصدر إشعاع تشيرنكوف حتى في فراغ تام.
سيتسبب هذا الانبعاث التلقائي في فقدان التاكيون للطاقة باستمرار. بسبب العلاقة العكسية بين الطاقة والسرعة للتاكيونات ($E \to 0$ مع $v \to \infty$)، فإن فقدان الطاقة سيجعل التاكيون يتسارع بعنف نحو سرعة لانهائية، مشعاً طاقته المتبقية بشكل فوري تقريباً. الأرصاد الفيزيائية الفلكية لفراغ الفضاء لا تُظهر مثل هذه الانفجارات التلقائية المستمرة من إشعاع تشيرنكوف الفراغي، مما يضع حدوداً دنيا صارمة للغاية على المقطع العرضي للتفاعل بين التاكيونات الافتراضية والحقل الكهرومغناطيسي.
2. قياسات زمن الطيران (TOF)
الطريقة الأكثر مباشرة لكشف تاكيون هي قياس سرعته على مسافة معروفة. تستخدم تجارب زمن الطيران (TOF) وميضات أو كاشفات تتبع سيليكونية متزامنة بدقة عالية متباعدة بأمتار أو كيلومترات.
إذا تولّد جسيم عند الكاشف A في الزمن $t_1$ ووصل إلى الكاشف B في $t_2$، فالسرعة ببساطة هي $\Delta x / \Delta t$. إذا تجاوزت هذه القيمة $c$ بعد احتساب الأخطاء المنهجية وزمن تأخر كابل الإشارة، ستكون حدث تاكيون مرشحاً.
شذوذ OPERA عام 2011
مثّلت تجربة OPERA في مختبر Gran Sasso أشهر شذوذ TOF في التاريخ. سافرت نيوترينوات الميون 730 كيلومتراً من CERN إلى Gran Sasso. أشارت الحسابات الأولية إلى وصولها قبل 60 نانوثانية من فوتون كان سيقطعها في الفراغ ($v \approx c + 2.5 \times 10^-5 c$). تسبب هذا في أزمة نموذجية هائلة حتى عُزي الشذوذ إلى كابل ألياف بصرية مرتخٍ في نظام مزامنة توقيت GPS. بعد الإصلاح، كانت النيوترينوات متوافقة تماماً مع $v \le c$.
3. الكتلة المفقودة وبصمات مربع الكتلة السالب
في مصادمات الجسيمات مثل مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، يمكن نظرياً إنتاج تاكيونات في تصادمات عالية الطاقة. لأن التاكيونات تمتلك كتلة سكون تخيلية ($m₀ = i\mu$)، فإن مربع كتلتها سالب ($m₀² = -\mu²$).
يبحث الفيزيائيون عن هذه البصمات باستخدام حركيات الكتلة الثابتة لنواتج الاضمحلال. بقياس طاقة وزخم جميع الجسيمات الداخلة والخارجة من التصادم بدقة، يمكنهم حساب "الكتلة المفقودة".
إذا كان $(m\_missing)²$ المحسوب سالباً باستمرار وبشكل كبير (بما يتجاوز عتبة أخطاء دقة الكاشف)، فسيشير إلى انبعاث جسيم تاكيوني غير مرئي يحمل زخماً رباعياً فضائياً. لم تنتج التحليلات المكثفة لبيانات غرف الفقاعات وحركيات المصادم الحديثة أي قمة مربع كتلة سالب ذات دلالة إحصائية بعد.
4. وابل الأشعة الكونية الجوي
تقصف الأشعة الكونية فائقة الطاقة الغلاف الجوي العلوي للأرض، مُطلقة شلالات ضخمة من الجسيمات الثانوية تُعرف بوابل الهواء المكثف (EAS). إذا كانت التاكيونات موجودة، فقد تُنتج في التصادم الأولي الأول عالياً في الغلاف الجوي.
لأن التاكيونات تسافر أسرع من الضوء، ستصل إلى كاشفات الأرض قبل جبهة الوابل الرئيسية (التي تتكون من فوتونات وإلكترونات وميونات تسافر بسرعة $c$ أو أقل بقليل). في السبعينيات والثمانينيات، أنشأت عدة مجموعات تجريبية كاشفات تزامن للبحث عن إشارات "البادرة" هذه التي تصل قبل ميكروثوانٍ من وابل الأشعة الكونية الرئيسي. بينما سُجلت بعض ضربات بادرة شاذة، لم تكن أي منها قابلة للتكرار إحصائياً، وعُزيت في النهاية إلى ضوضاء كاشف عشوائية أو أشعة كونية خلفية مستقلة.
الخلاصة: النتيجة الصفرية
أنتجت عقود من البحث التجريبي الصارم عبر نطاقات طاقة واسعة نتيجة صفرية عميقة. غياب إشعاع تشيرنكوف الفراغي، وحل شذوذ OPERA، وغياب حركيات مربع الكتلة السالب تشير بقوة إلى أن التاكيونات النقطية الفيزيائية المتفاعلة مع المادة غير موجودة. ومع ذلك، هذه النتائج التجريبية السلبية هي بالضبط ما قاد الفيزياء الحديثة لإعادة تفسير التاكيونات لا كجسيمات مسافرة، بل كحقول كمومية غير مستقرة.