Бөлшектер физикасының стандартты моделінде және Альберт Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясында, вакуумдағы жарық жылдамдығы (c) барлық белгілі материя мен ақпарат формалары үшін абсолютті ғарыштық жылдамдық шегі болып табылады. Дегенмен, салыстырмалылық математикалық шеңбері әрқашан жарықтан жылдам қозғалатын бөлшектердің болуын тікелей тыйым салмайды. Бұл гипотетикалық нысандар тахиондар деп аталады.
1. Тахиондардың тарихи шығу тегі
1917 жылы физик Ричард Толман жарықтан жылдам қозғалыс себептілік бұзушылықтарына әкелетінін мойындады. Қазіргі тахион тұжырымдамасы негізінен физик Джеральд Фейнбергке тиесілі. Материяның үш категориясы:
- Брадиондар: нақты массалы бөлшектер, әрқашан c-ден баяу (мысалы, протондар, электрондар).
- Люксондар: массасыз бөлшектер, дәл c жылдамдықпен (мысалы, фотондар).
- Тахиондар: жорамал массалы гипотетикалық бөлшектер, әрқашан c-ден жылдам.
2. Жорамал массаның кинематикасы
Жылдамдық (v) c-ден үлкен болғанда, түбір астындағы өрнек (1 - v²/c²) теріс болады. Энергияның (E) нақты болып қалуы үшін, тыныштық массасы (m₀) да жорамал болуы тиіс.
Төңкерілген энергия-жылдамдық қатынасы
Тахиондардың ең қарама-қайшы қасиеті: энергия жоғалту олардың жылдамдығын арттырады. Нөлдік энергиялы тахион шексіз жылдамдықпен қозғалады.
3. Кванттық өріс теориясы мен жіп теориясындағы тахиондар
Кванттық өріс теориясында тахион жарықтан жылдам бөлшек емес, жүйе тұрақсыздығының көрсеткіші ретінде түсіндіріледі. Бұл тұрақсыздық тахион конденсациясы арқылы шешіледі. Ең танымал мысал -- Хиггс өрісі.
4. OPERA аномалиясы
2011 жылы OPERA эксперименті бастапқыда жарықтан жылдам қозғалатын нейтринолар туралы хабарлады. Дегенмен, кейінгі зерттеулер аномалияның жабдық ақаулықтарынан туындағанын анықтады.
Қорытынды
Тахиондар элегантты математикалық қызығушылық және маңызды теориялық құрал болып қалады. Физикалық жарықтан жылдам бөлшектер ешқашан табылмағанмен, жорамал масса мен тахион өрісінің математикасы кванттық өріс теориясы мен ғаламдағы массаның шығу тегін қазіргі заманғы түсіну үшін орталық болып табылады.