V standardnem modelu fizike delcev in Einsteinovi teoriji specialne relativnosti, svetlobna hitrost v vakuumu (c) sluzi kot absolutna kozmicna hitrostna omejitev. Vendar matematicni okvir relativnosti eksplicitno ne prepoveduje obstoja delcev, ki vedno potujejo hitreje od svetlobe. Ti hipotetski delci so znani kot tahioni.
1. Zgodovinski izvor tahionov
Koncept delcev, ki potujejo hitreje od svetlobe, sega v zacetek 20. stoletja. Fizik Gerald Feinberg je skoval izraz tahion v svojem znamenitem clanku leta 1967 iz grske besede tachys, ki pomeni hiter.
- Bradioni: Bradioni: Delci z realno mirovno maso, ki vedno potujejo pocasneje od c.
- Luksoni: Luksoni: Delci brez mase, ki potujejo tocno s hitrostjo c.
- Tahioni: Tahioni: Hipotetski delci z imaginarno mirovno maso, ki vedno potujejo hitreje od c.
2. Kinematika imaginarne mase
Ce je hitrost (v) vecja od c, izraz pod korenom (1 - v²/c²) postane negativen. Da bi energija ostala realno stevilo, mora biti mirovna masa (m₀) imaginarno stevilo.
Obrnjen odnos energije in hitrosti
Za tahione je odnos obraten: izguba energije poveca hitrost. Ko energija tahiona pade na nic, se njegova hitrost pribliza neskoncnosti.
3. Tahioni v kvantni teoriji polja in teoriji strun
V kvantni teoriji polja se tahion razume kot pokazatelj nestabilnosti sistema. Ta nestabilnost se razresi s procesom, znanim kot tahionska kondenzacija. Najslavnejsi primer je Higgsovo polje.
4. Eksperimentalna iskanja in anomalija OPERA
Eksperimentalni fiziki so desetletja izvajali stroga iskanja tahionskih delcev. Najslavnejsi primer je bil leta 2011, ko je kolaboracija OPERA porocala o nevtrinih, ki so prispeli 60 nanosekund pred svetlobo, a je bil rezultat napaka v meritvi.
Conclusion
Tahioni ostajajo elegantna matematicna zanimivost in bistveno teoreticno orodje. Matematika imaginarne mase in tahionskih polj je absolutno osrednja za nase sodobno razumevanje kvantne teorije polja.