A bizarr tachionok, amelyek képesek lehetnek adatok visszaküldésére az időben

A hipotetikus és titokzatos tachionok, amelyek képesek meghaladni a fénysebességet, jelentősebb szerepet játszhatnak az univerzum és ok-okoz...

A hipotetikus és titokzatos tachionok, amelyek képesek meghaladni a fénysebességet, jelentősebb szerepet játszhatnak az univerzum és ok-okozati szerkezetének megértésében, mint azt a tudósok korábban gondolták.

A tachionokról nemcsak az derült ki, hogy potenciálisan kompatibilisek Einstein speciális relativitáselméletével, hanem most a Varsói Egyetem és az Oxfordi Egyetem fizikusainak nemzetközi együttműködése szerint ezek a furcsa részecskék segíthetnek megvilágítani a kvantumvilág megértésével kapcsolatos fennmaradó kérdéseket is. (1)

Az univerzális sebességhatár túllépése

A tachionok, amelyek nevét a görög ταχύς szóból származtatják, ami gyorsat vagy fürgét jelent, elméletileg olyan körülmények között léteznek, ahol minimális sebességük a fénysebesség lenne. Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy csak olyan sebességgel haladhatnak, amely meghaladja ezt az általánosan elismert sebességkorlátot.

Ezzel szemben a közönséges részecskék a fénysebességnél szubluminálisabban vagy lassabban mozognak. Ahogy Einstein relativitáselmélete diktálja, a fizika egyetemes törvényei megakadályozzák, hogy bármi is képes legyen lassabb sebességről fénysebességre gyorsulni. Ugyanez azonban nem feltétlenül igaz a tachionokra, mivel elméletük szerint olyan sebességgel születnek, amely már meghaladja a fényét. Ezért úgy tűnik, hogy ezeknél a szokatlan részecskéknél az ellenkezője áll fenn, amelyek hipotetikusan képtelenek fénysebességre vagy lassabb sebességre lassulni.

Az ilyen szuperluminális részecskék ötlete Gerald Feinberg fizikus 1960-as években végzett elméleti tanulmányaiból származik. Bár semmilyen kísérleti bizonyíték nem erősítette meg létezésüket, az évtizedek során kidolgozták az elméleti keretet arra, hogy ezek a javasolt részecskék hogyan jöhetnek létre, ami időnként meglehetősen furcsa paradoxonokat eredményezett.

Ezek közé tartozik a szuperluminális utazási sebességükből fakadó érdekesség, amely azt jelzi, hogy a tachionok képesek lehetnek információt küldeni az időben visszafelé, ami bizarr körülményeket teremt, amelyek között az ok és okozat elméletileg megfordulhat.

Az új kutatások azonban feltárják, hogy létezésük következményei ellenére ezek a bizarr hipotetikus részecskék összeegyeztethetők lehetnek a speciális relativitáselmélettel, és segíthetnek a fizikusoknak jelentős új betekintést nyújtani a kvantumelméletbe.

Az új eredmények potenciálisan felboríthatják a szuperluminális részecskék valószínűtlenségéről szóló régóta fennálló elképzeléseket is, ami arra utal, hogy a tachionok akár döntő szerepet is játszhatnak az anyag kialakulásában.

Részecskék, amelyeknek nem kellene létezniük

A múltban a fizikusok azzal érveltek, hogy a tachionok létezése valószínűtlen, mivel úgy gondolták, hogy mezőjük instabil alapállapottal rendelkezik, ami elméletileg úgynevezett részecske "lavinákhoz" vezetne. Egy másik érv a tachionok léte ellen az az elképzelés, hogy a megfigyelő vonatkoztatási rendszerében bekövetkezett változások látszólag megváltoztatják a részecskék számát is, amelyeket lát. Ez problémát jelent a fizikusok számára, mivel ellentmondana elfogadott elképzeléseinknek arról, hogy a részecskék létezésének függetlennek kell maradnia a megfigyelőtől.

A tachionok végső koncepcionális akadálya az is, hogy a szuperluminális részecskék energiájáról feltételezhető, hogy negatív energiaértékekkel rendelkezik, ami további kérdéseket vet fel a fizikusok számára, akik megpróbálják a létezésük köré fonni gondolataikat, valamint a létező elméleteket.

A Varsói Egyetem és az Oxfordi Egyetem legújabb kutatásában a fizikus csapat felismerte, hogy a tachionok létezésének mindezen látszólagos kihívásai egy közös problémából származhatnak.

Alapvetően a csapat a kutatásai alapján arra a következtetésre jutott, hogy a fizikai folyamatokat meghatározó peremfeltételeknek tartalmazniuk kell a rendszer kezdeti állapotát, de végső állapotát is. Megengedve, hogy ezt a felfogást beépítsék elméleti keretükbe, a csapat meglepő felfedezésre jutott: a tachionok létezésére vonatkozó, korábban felismert korlátok mindegyike feloldható, lehetővé téve, hogy ezek a hipotetikus részecskék nyilvánvaló furcsaságuk ellenére matematikailag konzisztenssé váljanak.

A tachionok állapotterének kiterjesztése

A csapat munkájának középpontjában egy olyan megközelítés áll, amely azt sugallja, hogy a tachionokat magában foglaló kvantumfolyamat valószínűségének kiszámításához a múltbeli kezdeti állapotot és a jövőbeni végső állapotot is figyelembe kell venni.

Ezt a felfogást beépítve az elméletbe a kutatók azt találták, hogy az összes korábban említett nehézség eltűnt, így a jelenlegi tachion elméletek matematikailag konzisztensek lettek. Ez a megközelítés azt sugallja, hogy egy tachionokat tartalmazó kvantumfolyamat valószínűségének kiszámításához figyelembe kell venni mind a múltbeli kezdeti, mind a jövőbeli végső állapotát.

Andrzej Dragan, aki a kvantum- és relativisztikus fizikára és furcsaságaira specializálódott, amint azt a "Szokatlanul különleges relativitás" című könyvében részletezi, megjegyzi, hogy a tachionok bizarr természetéből eredő látszólagos paradoxonok némelyike már a fizika alapköve, annak ellenére, hogy néha inkább sci-finek hangzik.

"Az az elképzelés, hogy a jövő befolyásolhatja a jelent, ahelyett, hogy a jelen határozná meg a jövőt, nem új a fizikában," - mondja Dragan. "Mostanáig azonban ez a fajta nézet a legjobb esetben is bizonyos kvantumjelenségek unortodox értelmezése volt, és ezúttal maga az elmélet kényszerített minket erre a következtetésre."

Dragan szerint ahhoz, hogy helyet adjanak a tachionoknak a meglévő elméleten belül, neki és kollégáinak először "ki kellett terjeszteniük az állapotteret".

Az eredmény, amint azt a csapat tanulmánya felvázolta, az első alkalom, hogy maga az elmélet is szükségessé tette ezt a nézetet, ami egy kiterjesztett "állapotteret" eredményezett, amely matematikailag képes befogadni a tachionokat.

Kvantum-összefonódás és azon túl

A tachionok lehetséges létezésének matematikai megoldása mellett Dragan és a csapat kutatása további lehetőségekhez is vezetett, mint például a kvantum-összefonódás potenciálisan új változata, amely összekeverheti a múltat és a jövőt, olyan jelenségeket, amelyeket jelenleg nem vesznek figyelembe a hagyományos részecskeelméletben.

Az ilyen elképzelések hasonlóságot mutatnak más közelmúltbeli felfedezésekkel, amelyek arra vonatkoznak, hogy a kvantum-összefonódás hogyan használható fel a részecskék múltbeli állapotának hatékony befolyásolására, ami lehetővé teheti olyan kvantumérzékelők létrehozását, amelyek képesek arra, amit egyes fizikusok az időutazáshoz hasonlítanak.

Különösen érdekes egy újfajta kvantum-összefonódás felfedezése, amint azt Dragan és kollégái kutatásai sugallják. Ez azt jelentheti, hogy a tachionok többek lehetnek, mint egyszerű matematikai konstrukciók, és potenciálisan meg is figyelhetők.

Végső soron a tachionok a spontán szimmetriabontó folyamat lényeges alkotóelemeiként ismerhetők fel, amelyek felelősek az anyag képződéséért, és ezáltal fontos szerepet töltenek be az univerzum alapvető szerkezetében. (2)

(1) - https://arxiv.org/pdf/2308.00450
(2) - https://thedebrief.org/bizarre-tachyons