Tachyony

Ve fyzice a astronomii jsou studovány hypotetické částice, které jsou schopné cestovat rychleji než rychlost světla. Tyto hypotetické částice se nazývají tachyony. Ačkoli nám Einsteinova teorie relativity říká, že částice nemohou cestovat rychleji, než je rychlost světla, tento typ částic se používá k provádění různých studií, z nichž se získávají velké vědecké výhody. Pokud se chcete dozvědět více o moderní fyzice a jejích pojmech, můžete se poradit co je kvantová fyzika.

V tomto článku vám řekneme vše, co potřebujete vědět o tachyonech a jejich vlastnostech.

Co jsou tachyony

Když ve fyzice nebo astronomii analyzujeme různé částice, které cestují prostorem a časem, říkáme, že existuje omezení rychlosti světla. Kdo dokáže cestovat rychlostí vyšší než světlo, bude schopen cestovat v čase. Tachyonová energie se rodí ze sady tachyonů, které jsou schopny cestovat vysokou rychlostí. Tento typ energie je neutrální a pohybuje se rychlostí 27krát vyšší než je rychlost světla. Tachyony jsou složkami tohoto typu energie a odpovídají energii myšlenky.

Pokud to analyzujeme z hlediska Einsteinovy ​​teorie speciální relativity, tachyon je hypotetická částice, která má kvadromoment vesmírného typu. To znamená, že jeho energie a okamžiky jsou skutečné, jeho klidová hmotnost by byla imaginární číslo. Díky tomu je vaše quadrimomentum negativní. Analyzujeme samotný okamžik času a vidíme, že zažije tachyon, který je také imaginární. Chcete-li se hlouběji ponořit do toho, jak tyto pojmy ovlivňují naše chápání vesmíru, můžete si přečíst o co je astrofyzika.

Kuriózní efekt, který tachyony mají, je ten, že na rozdíl od skutečných částic se rychlost těchto částic zvyšuje, jak roste jejich energie. Důsledkem, že k tomu může dojít, je speciální teorie relativity. Hypoteticky označujeme druh tachyonu se zápornou čtvercovou hmotností. Pokud souhlasíme s Einsteinem, celková energie, kterou částice má, je jeho klidová hmotnost krát rychlost světla na druhou a vynásobená Lorentzovým faktorem.

Při použití tachyonů pro běžnou hmotu vidíme, že energie roste s rychlostí a stává se nekonečnou, jak se rychlost blíží rychlosti světla. Je-li hmotnost imaginární, musí být fiktivní i jmenovatel zlomku, abychom získali energii jako reálné číslo. Aby byl jmenovatel imaginární, musí být číslo druhé odmocniny záporné. To se stane pouze v případě, že rychlost učiní částici větší než rychlost světla. Zde pramení skutečnost, že tachyon je částice, která se pohybuje rychlostí větší než světlo.

Omezení a teorie pole

Pamatujte, že tachyony jsou omezeny poměrem prostorového typu grafitu, který je získán analýzou energie a momentu. Proto tato hypotetická částice nikdy nemůže jít pomaleji než rychlost světla. Je zajímavé, že s poklesem energie této částice se zvyšuje její rychlost.

Pokud by existovaly tachyony a mohly by interagovat s běžnou hmotou mohl by být porušen princip příčinné souvislosti. Tento princip popisuje vztah mezi příčinami a důsledky. Je to základní princip pro všechny přírodní vědy, zejména v oblasti fyziky. Kauzalitu lze studovat také z jiných hledisek, jako je filozofie, výpočet a statistika.

Podle teorie obecné relativity je možné sestrojit časoprostor, ve kterém se částice mohou šířit rychleji, než je rychlost světla. Toto je časový prostor vždy ve vztahu ke vzdálenému pozorovateli. Pro více podrobností o chování částic vám doporučujeme přečíst si o zvědavé Kelvin-Helmholtzovy mraky.

Pokud přejdeme k teorii pole, vidíme, že tachyony jsou obvykle skalární pole. V tomto případě má zápornou druhou mocninu hmotnosti. Skutečnost, že takové konkrétní existuje, znamená, že existuje nestabilita časoprostorového vakua. Je to proto, že energie vakua má spíše maximum než minimum. Malý impuls v tomto prostoru a čase by mohl způsobit rozpad exponenciálních amplitud, který způsobí kondenzaci tachyonů.

Tachyony se také objevují v mnoha verzích teorie strun. Tato teorie to říká vše, co vidíme, jsou částice rozdělené na elektrony, fotony, graviton, atd. Všechny tyto částice jsou ve skutečnosti různé vibrační stavy stejné struny. Potom lze hmotnost částice odvodit jako vibraci struny. Tachyony se objevují ve spektru přípustných stavů strun a znamená, že některé stavy mají zápornou druhou mocninu hmotnosti. Jsou to tedy imaginární masy.

Mohly by tachyony odpovědět na otázky o vesmíru?

Vědci Bylina smaženáz Brown University a Yves gabellini, z INLN-Université de Nice, zvažte, že záhady Standardního modelu lze vyřešit pomocí tachyonů. Tito vědci přišli vyvinout model založený na tachyonech a zároveň se snažili najít vysvětlení temné energie ve vesmíru. Model, který vytvořili, měl různé matematické potíže, protože existovala zcela neočekávaná imaginární čísla.

Víme, že zbytek hmoty tachyonu je imaginární číslo. U běžných částic tomu tak není. Vědci si uvědomili, že zahrnutím kolísajících párů tachyonů a anti-tachyonů lze vyloučit imaginární čísla, která nepomohla dokončit výpočty. Mohli by také vysvětlit rychlou expanzi vesmíru v počátečních okamžicích jeho vzniku.

Tyto předpoklady nelze popřít žádným experimentálním testem. Model však dokonale zapadá do všech experimentálních dat aktuálně dostupných o temné energii a energii inflace, ke kterým došlo, když velký třesk vytvořil vesmír.

Všechny tyto výpočty naznačují, že vysokoenergetické tachyony by byly schopny reabsorbovat téměř všechny fotony, které jsou emitovány, a proto stávají se neviditelnými.