แทคิออนคืออะไร?

ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคและทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein ความเร็วแสงในสุญญากาศ (c) ทำหน้าที่เป็นขีดจำกัดความเร็วสูงสุดของจักรวาล อย่างไรก็ตาม กรอบทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่ได้ห้ามการมีอยู่ของอนุภาคที่เดินทางเร็วกว่าแสงอย่างชัดเจน อนุภาคสมมติเหล่านี้เรียกว่าแทคิออน

1. ต้นกำเนิดทางประวัติศาสตร์

แนวคิดแทคิออนสมัยใหม่ถูกกำหนดขึ้นอย่างเป็นทางการโดย Gerald Feinberg ในบทความปี 1967 ที่ตีพิมพ์ใน Physical Review ชื่อ "ความเป็นไปได้ของอนุภาคเร็วกว่าแสง" ชื่อมาจากภาษากรีก tachys แปลว่า "เร็ว" ในช่วงเวลาเดียวกัน E.C.G. Sudarshan, O.M.P. Bilaniuk และ V.K. Deshpande ได้จำแนกสสารออกเป็นสามประเภท: แบรดิออน (v < c), ลักซอน (v = c) และแทคิออน (v > c)

2. จลนศาสตร์ของมวลจินตภาพ

สมการพลังงาน-โมเมนตัมเชิงสัมพัทธ์: E² = (pc)² + (m₀c²)² เมื่อ v > c นิพจน์ (1 - v²/c²) จะเป็นลบ มวลนิ่งต้องเป็นจำนวนจินตภาพ: m₀ = iμ

3. ทฤษฎีสนามควอนตัมและทฤษฎีสาย

ในทฤษฎีสนามควอนตัม แทคิออนถูกเข้าใจว่าเป็นสัญญาณของความไม่เสถียรในระบบ ซึ่งแก้ไขได้โดยการควบแน่นแทคิออน ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดคือสนาม Higgs ในทฤษฎีสายโบซอน สถานะพลังงานต่ำสุดของสายคือแทคิออน ปัญหานี้ถูกแก้ไขโดยสมมาตรยิ่งยวด

4. การค้นหาเชิงทดลอง

นักฟิสิกส์ค้นหาแทคิออนมาหลายทศวรรษโดยใช้เครื่องตรวจจับรังสีคอสมิกและเครื่องเร่งอนุภาค ในปี 2011 การทดลอง OPERA รายงานว่ามิวออนนิวตริโนเดินทางเร็วกว่าแสง แต่ความผิดปกตินี้เกิดจากข้อผิดพลาดของอุปกรณ์ (สายไฟเบอร์ออปติกหลวม)

สรุป

แทคิออนยังคงเป็นเครื่องมือทฤษฎีที่สำคัญ แม้จะไม่เคยถูกตรวจพบเป็นอนุภาคทางกายภาพ แต่คณิตศาสตร์ของมวลจินตภาพและสนามแทคิออนเป็นศูนย์กลางของทฤษฎีสนามควอนตัมสมัยใหม่และกลไก Higgs