V standardnom modeli casticovej fyziky a Einsteinovej specialnej teorii relativity sluzi rychlost svetla vo vakuu (c) ako absolutny kozmicky rychlostny limit. Matematicky ramec relativity vsak explicitne nezakazuje existenciu castic, ktore sa vzdy pohybuju rychlejsie ako svetlo. Tieto hypoteticke entity su zname ako tachyony.
1. Historicky povod tachyonov
Konceptualny zaklad pre nadsvetelne castice siaha do zaciatku 20. storocia. Modernu formalizaciu konceptu tachyonu priniesol fyzik Gerald Feinberg vo svojom prelomovom clanku z roku 1967 v casopise Physical Review. Nazov pochadza z greckeho slova tachys (rychly). Fyzici Sudarshan, Bilaniuk a Deshpande nezavisle vyvinuli kinematicky ramec a klasifikovali vsetku hmotu do troch kategorii: bradyony, luxony a tachyony.
2. Kinematika imaginarnej hmotnosti
Pre casticu pohybujucu sa rychlejsie ako svetlo sa vyraz pod odmocninou (1 - v²/c²) stava zapornym. Aby celkova energia zostala realnym cislom, kludova hmotnost musi byt imaginarne cislo. Tachyony su teda matematicky definovane imaginarnou kludovou hmotnostou.
Obrateny vztah energia-rychlost
Jednou z najkontraintuitcvnejsich vlastnosti tachyonov je ich reakcia na zmeny energie. Pre beznu hmotu pridanie energie zvysuje rychlost. Pre tachyony je vztah obrateny: strata energie zvysuje ich rychlost. Ked sa energia tachyonu blizi k nule, jeho rychlost sa blizi k nekonecnu.
3. Tachyony v kvantovej teorii pola a teorii strun
V kvantovej teorii pola sa tachyon chapie ako indikacia nestability systemu. Najslvavnejsim prikladom je Higgsovo pole, ktore prechadza tachyonovou kondenzaciou a dava hmotnost zakladnym casticam.
4. Experimentalne hladania a anomalia OPERA
Nikdy sa nenasli potvrdene experimentalne dokazy o tachyonoch. Najslvavnejsim modernym pripadom bola anomalia neutrin OPERA v roku 2011, ked experiment v CERN povodne nahlasil neutrina pohybujuce sa rychlejsie ako svetlo. Neskor sa zistilo, ze anomalia bola sposobena experimentalnymi chybami.
Zaver
Tachyony zostanaju elegantnou matematickou kuriozitou a zivotne dolezitym teoretickym nastrojom. Hoci fyzicke castice pohybujuce sa rychlejsie ako svetlo nikdy neboli detekovane, zakladna matematika imaginarnej hmotnosti a tachyonovych poli je absolutne centralna pre nase moderne chapanie kvantovej teorie pola a povodu hmotnosti vo vesmire.