U standardnom modelu fizike cestica i Ajnstajnovoj teoriji specijalne relativnosti, brzina svetlosti u vakuumu (c) sluzi kao apsolutno kosmicko ogranicenje brzine. Medutim, matematicki okvir relativnosti ne zabranjuje eksplicitno postojanje cestica koje uvijek putuju brze od svetlosti. Te hipotetske cestice poznate su kao tahioni.
1. Istorijsko poreklo tahiona
Koncept cestica koje putuju brze od svetlosti seze do pocetka 20. veka. Fizicari E.C.G. Sudarsan i O.M.P. Bilanijuk razvili su 1962. godine strogu kinematicku osnovu za nadsvjetlosne cestice. Termin tahion skovao je fizicar Gerald Fajnberg u svom znamenitom radu iz 1967. u casopisu Physical Review.
- Bradioni: Bradioni: Cestice sa stvarnom masom mirovanja koje uvek putuju sporije od c.
- Luksoni: Luksoni: Cestice bez mase koje putuju tacno brzinom c.
- Tahioni: Tahioni: Hipotetske cestice s imaginarnom masom mirovanja koje uvek putuju brze od c.
2. Kinematika imaginarne mase
Ako je brzina (v) veca od c, izraz pod korenom (1 - v²/c²) postaje negativan. Da bi energija ostala realan broj, masa mirovanja (m₀) mora biti imaginaran broj.
Obrnuti odnos energije i brzine
Za tahione je odnos obrnut: gubitak energije povecava brzinu. Kada energija tahiona padne na nulu, njegova brzina priblizava se beskonacnosti.
3. Tahioni u kvantnoj teoriji polja i teoriji struna
U kvantnoj teoriji polja, tahion se razume kao pokazatelj nestabilnosti sistema. Ova nestabilnost se razresava procesom poznatim kao tahionska kondenzacija. Najpoznatiji primer je Higsovo polje.
4. Eksperimentalna trazenja i OPERA anomalija
Eksperimentalni fizicari decenijama su sprovodili stroga trazenja tahionskih cestica. Najpoznatiji slucaj bio je 2011. kada je OPERA kolaboracija prijavila neutrine koji su stigli 60 nanosekundi ranije od svetlosti, ali je rezultat bio greska u merenju.
Conclusion
Tahioni ostaju elegantna matematicka zanimljivost i vitalan teorijski alat. Matematika imaginarne mase i tahionskih polja apsolutno je centralna za nase moderno razumevanje kvantne teorije polja.