टैकियॉन बनाम फ़ोटॉन

टैकियॉन और फ़ोटॉन के बीच अंतर सरल वेग से बहुत आगे जाता है। वे प्रकाश की गति ($c$) की अगम्य सीमा द्वारा अलग किए गए पूरी तरह से भिन्न कायनेमेटिक क्षेत्रों में मौजूद हैं। एक सार्वभौमिक गति सीमा का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि दूसरा एक ऐसे परिकल्पित क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है जहां वह सीमा छत नहीं बल्कि फ़र्श है।

1. द्रव्यमान की प्रकृति: लक्सॉन बनाम टैकियॉन

सापेक्षतावादी कायनेमेटिक्स के ढांचे में, सभी कणों को उनके अपरिवर्ती विराम द्रव्यमान ($m₀$) द्वारा वर्गीकृत किया जाता है।

एक फ़ोटॉन को लक्सॉन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। इसका विराम द्रव्यमान बिल्कुल शून्य ($m₀ = 0$) है। चूंकि इसमें कोई द्रव्यमान नहीं है, यह किसी भी संदर्भ फ्रेम में विराम पर नहीं हो सकता; इसे निर्वात में हमेशा ठीक $c$ पर यात्रा करनी चाहिए। इसकी ऊर्जा पूरी तरह गतिज है और सीधे इसके संवेग से $E = pc$ समीकरण द्वारा संबंधित है।

दूसरी ओर, एक टैकियॉन एक काल्पनिक विराम द्रव्यमान ($m₀ = i\mu$) रखता है। यह गणितीय विशिष्टता इसलिए आवश्यक है ताकि $c$ से तेज़ यात्रा करते हुए इसकी कुल ऊर्जा और संवेग वास्तविक अवलोकन योग्य संख्याएं बनी रहें। चूंकि इसका द्रव्यमान काल्पनिक है, इसका वर्गित द्रव्यमान ऋणात्मक ($m² < 0$) है।

2. ऊर्जा-वेग संबंध

फ़ोटॉन और टैकियॉन के बीच सबसे नाटकीय अंतर यह है कि वे ऊर्जा में परिवर्तनों पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं।

• फ़ोटॉन: फ़ोटॉन में ऊर्जा जोड़ने से इसकी गति नहीं बदलती। एक उच्च-ऊर्जा गामा-किरण फ़ोटॉन और एक कम-ऊर्जा रेडियो फ़ोटॉन दोनों निर्वात में ठीक $c$ पर यात्रा करते हैं। इसके बजाय, ऊर्जा जोड़ने से फ़ोटॉन की आवृत्ति बढ़ती है (और तरंगदैर्ध्य घटती है) Planck-Einstein संबंध ($E = hf$) के अनुसार।
• टैकियॉन: ऊर्जा-वेग संबंध उलटा है। टैकियॉन में ऊर्जा जोड़ने से यह धीमा होता है, ऊपर से इसके वेग को $c$ के करीब धकेलता है। ऊर्जा हटाने से टैकियॉन तेज़ होता है। बिल्कुल शून्य ऊर्जा वाला टैकियॉन अनंत वेग पर यात्रा कर रहा होगा।

3. स्पिन और हेलिसिटी

क्वांटम विद्युतगतिकी (QED) में, फ़ोटॉन स्पिन 1 वाला एक गेज बोसॉन है। हालांकि, चूंकि यह द्रव्यमानहीन है और $c$ पर यात्रा करता है, इसका स्पिन केवल इसकी गति की दिशा के समानांतर या प्रति-समानांतर संरेखित हो सकता है। इसमें केवल दो ध्रुवीकरण अवस्थाएं (बाएं हाथ और दाएं हाथ की हेलिसिटी) हैं।

यदि टैकियॉन स्पिन वाला क्वांटम कण होता, तो Poincare समूह के नियम निर्धारित करते हैं कि इसकी स्पेसलाइक संवेग वेक्टर के कारण इसमें सतत स्पिन (ध्रुवीकरण अवस्थाओं की अनंत संख्या) होगी। चूंकि प्रकृति में अनंत ध्रुवीकरण अवस्थाएं नहीं देखी जातीं, सिद्धांतकार टैकियॉन को फ़ोटॉन जैसे वेक्टर बोसॉन के बजाय सख्ती से अदिश क्षेत्र (स्पिन-0) के रूप में मॉडल करते हैं।

4. कार्यकारणता और दिक्काल

फ़ोटॉन चतुर्आयामी दिक्काल में लाइटलाइक (या शून्य) प्रक्षेपवक्रों का अनुसरण करते हैं। एक प्रकाश संकेत ब्रह्मांड में संभव सबसे तेज़ दर पर कारण और प्रभाव को जोड़ता है। सभी प्रेक्षक, उनकी सापेक्ष गति की परवाह किए बिना, एक फ़ोटॉन द्वारा जोड़ी गई घटनाओं के क्रम पर सहमत होंगे।

टैकियॉन स्पेसलाइक प्रक्षेपवक्रों का अनुसरण करते हैं। यह मूलभूत रूप से कार्यकारणता को तोड़ता है। यदि एक टैकियॉन एक संकेत संचारित करता है, तो उत्सर्जन और अवशोषण का क्रम प्रेक्षक के संदर्भ फ्रेम पर निर्भर करता है। प्रेक्षक A टैकियॉन को बिंदु 1 से बिंदु 2 तक जाते देख सकता है, जबकि तेज़ गतिमान प्रेक्षक B टैकियॉन को बिंदु 2 से बिंदु 1 तक जाते देखता है।

सारांश

फ़ोटॉन गहन रूप से सत्यापित, द्रव्यमानहीन विद्युतचुंबकीय बल वाहक है जो दिक्काल की ज्यामिति को परिभाषित करता है। टैकियॉन एक सैद्धांतिक निर्माण है - लोरेंत्ज़ रूपांतरणों में क्या होता है जब वेग फ़ोटॉन की अपरिवर्ती गति से अधिक होता है, इसकी गणितीय खोज। जबकि फ़ोटॉन ब्रह्मांड को एक साथ बांधते हैं, टैकियॉन उन परिकल्पित अस्थिरताओं का प्रतिनिधित्व करते हैं जो निर्वात अवस्थाओं को तोड़ती हैं।