La distincion entre un taquion y un foton va mucho mas alla de la simple velocidad. Existen en dominios cinematicos completamente diferentes, separados por la barrera infranqueable de la velocidad de la luz ($c$). Uno representa el limite de velocidad universal absoluto, mientras que el otro representa un reino hipotetico donde ese limite es el piso, no el techo.
1. La naturaleza de la masa: luxones vs. taquiones
En el marco de la cinematica relativista, todas las particulas se clasifican por su masa invariante en reposo ($m₀$).
Un foton se clasifica como un luxon. Tiene exactamente masa en reposo cero ($m₀ = 0$). Como no tiene masa, no puede estar en reposo en ningun marco de referencia; siempre debe viajar exactamente a $c$ en el vacio. Su energia es enteramente cinetica y esta directamente relacionada con su momento mediante la ecuacion $E = pc$.
Un taquion, por otro lado, posee una masa en reposo imaginaria ($m₀ = i\mu$). Esta peculiaridad matematica es necesaria para que su energia total y su momento permanezcan como numeros observables reales mientras viaja mas rapido que $c$. Dado que su masa es imaginaria, su masa al cuadrado es negativa ($m² < 0$).
2. La relacion energia-velocidad
La diferencia mas dramatica entre fotones y taquiones es como responden a los cambios de energia.
- Fotones: Agregar energia a un foton no cambia su velocidad. Un foton de rayos gamma de alta energia y un foton de radio de baja energia viajan exactamente a $c$ en el vacio. En cambio, agregar energia aumenta la frecuencia del foton (y disminuye su longitud de onda) segun la relacion de Planck-Einstein ($E = hf$).
- Taquiones: La relacion energia-velocidad esta invertida. Agregar energia a un taquion lo desacelera, acercando su velocidad a $c$ desde arriba. Eliminar energia hace que el taquion se acelere. Un taquion con exactamente cero energia viajaria a velocidad infinita.
La barrera absoluta
La velocidad de la luz ($c$) actua como un espejo de dos caras. Para la materia ordinaria (bradiones), $c$ es un techo que requiere energia infinita para alcanzar. Para los taquiones, $c$ es un piso que tambien requiere energia infinita para alcanzar. Los fotones viven exactamente sobre el espejo mismo. Ni los taquiones ni la materia ordinaria pueden cruzar jamas la barrera para convertirse en el otro.
3. Espin y helicidad
En la electrodinamica cuantica (QED), un foton es un boson de calibre con espin 1. Sin embargo, como es sin masa y viaja a $c$, su espin solo puede alinearse de forma paralela o antiparalela a su direccion de movimiento. Tiene solo dos estados de polarizacion (helicidad levogira y dextrogira).
Si un taquion fuera una particula cuantica con espin, las reglas del grupo de Poincare dictan que tendria espin continuo (un numero infinito de estados de polarizacion) debido a su vector de momento de tipo espacial. Dado que los estados de polarizacion infinitos no se observan en la naturaleza, los teoricos modelan estrictamente los taquiones como campos escalares (espin 0) en lugar de bosones vectoriales como el foton.
4. Causalidad y espaciotiempo
Los fotones siguen trayectorias de tipo luminico (o nulas) a traves del espaciotiempo tetradimensional. Una senal luminica conecta causa y efecto a la velocidad mas rapida posible en el universo. Todos los observadores, independientemente de su movimiento relativo, concordaran en el orden de los eventos conectados por un foton.
Los taquiones siguen trayectorias de tipo espacial. Esto rompe fundamentalmente la causalidad. Si un taquion transmite una senal, el orden de emision y absorcion depende del marco de referencia del observador. El Observador A podria ver al taquion moverse del Punto 1 al Punto 2, mientras que un Observador B en movimiento rapido ve al taquion moverse del Punto 2 al Punto 1.
Resumen
El foton es el portador sin masa de la fuerza electromagnetica, profundamente verificado, que define la geometria del espaciotiempo. El taquion es una construccion teorica, una exploracion matematica de lo que sucede con las transformaciones de Lorentz cuando las velocidades superan la velocidad invariante del foton. Mientras los fotones mantienen unido al universo, los taquiones representan las inestabilidades hipoteticas que desgarran los estados de vacio.