No modelo estandar da fisica de particulas e na teoria da relatividade especial de Albert Einstein, a velocidade da luz no baleiro (c) serve como un limite de velocidade cosmico absoluto. Sen embargo, o marco matematico da relatividade non prohibe explicitamente a existencia de particulas que sempre viaxan mais rapido que a luz. Estas entidades hipoteticas son os taquions.
1. A orixe historica dos taquions
A base conceptual para as particulas mais rapidas que a luz remontase ao inicio do seculo XX. En 1917, Richard Tolman recoñeceu que viaxar mais rapido que a luz dentro do marco da relatividade especial levaria a violacions da causalidade.
A formalizacion moderna do concepto de taquion atribuese a Gerald Feinberg, que acuñou o termo no seu artigo de 1967 publicado na Physical Review. O nome derivase da palabra grega tachys, que significa "rapido".
2. A cinematica da masa imaxinaria
Para entender os taquions, debemos examinar a ecuacion enerxia-momento relativista:
Se a velocidade (v) e maior que c, o termo baixo a raiz cadrada (1 - v²/c²) volverse negativo. Para que a enerxia total (E) permaneza como un numero real, a masa en repouso (m₀) debe ser un numero imaxinario.
A relacion enerxia-velocidade invertida
Unha das propiedades mais contraintuitivas dos taquions e como responden aos cambios de enerxia. Perder enerxia aumenta a sua velocidade. Cando a enerxia dun taquion se achega a cero, a sua velocidade achegase ao infinito. A velocidade da luz actua como un chan infranqueable para os taquions.
3. Taquions na teoria cuantica de campos e na teoria de cordas
Na teoria cuantica de campos (QFT), un taquion non se entende necesariamente como unha particula que viaxa mais rapido que a luz, senon como unha indicacion dunha inestabilidade no sistema. Un campo con masa imaxinaria representa unha configuracion no maximo local da sua enerxia potencial.
Esta inestabilidade resolvese a traves da condensacion taquionica. O exemplo mais famoso e o campo de Higgs, que era tecnicamente taquionico antes da ruptura espontanea de simetria no universo temperan.
4. Buscas experimentais e a anomalia OPERA
En 2011, a colaboracion OPERA informou de que os neutrinos muonicos chegaran 60 nanosegundos antes do que a luz teria tardado en percorrer a mesma distancia. Sen embargo, investigacions posteriores revelaron que a anomalia era resultado de erros experimentais: un cable de fibra optica solto e un oscilador de reloxo lixeiramente rapido de mais.
Conclusion
Os taquions seguen sendo unha curiosidade matematica elegante e unha ferramenta teorica vital. Mentres as particulas fisicas que se moven polo espazo mais rapido que a luz nunca foron detectadas, a matematica subxacente da masa imaxinaria e os campos taquionicos son absolutamente centrais para a nosa comprension moderna da teoria cuantica de campos e a orixe da masa no universo.