Тахіён

Так выглядае аб’ект сферычнай формы, які рухаецца скарэй чым святло (так мог бы выглядаць тахіён, калі б мог адбіваць святло).

Тахіён (ад грэч. ταχύς, «хуткі») — гіпатэтычная часціца, якая рухаецца са скорасцю, якая перавышае скорасць святла у вакууме, у супрацьлегласць звычайным часціцам, званым ў тэарэтычных працах па тахіёнам тардыёнамі, якія рухаюцца заўсёды павольней святла, здольным пакоіцца, і люксонам (напрыклад, фатону), якія рухаюцца заўсёды толькі са скорасцю святла.

Гіпатэтычныя палі, якія адпавядаюць апісанай часціцы, называюцца тахіённымі палямі. Звычайна ў якасці такіх разглядаюцца палі, што падпарадкоўваюцца ўраўненню Клейна-Гордана (або Дзірака, тэорыя Янга — Мілса і пад.) з процілеглым знакам у масавага члена (гэта значыць з адмоўным квадратам масы; часам, як у выпадку ўраўнення Дзірака, дзе параметр масы ўваходзіць ў першай ступені, яго прыходзіцца рабіць ўяўным — ці матрычным і т. п. — відавочна). Цікава заўважыць, што падобныя палі досыць лёгка рэалізуюцца ў тым ліку ў простых механічных мадэлях, а таксама могуць сустракацца пры апісанні няўстойлівых асяроддзяў ў фізіцы цвёрдага цела.

Калі тахіёны наогул існуюць, то могуць існаваць розныя іх тыпы, якія адрозніваюцца масамі і іншымі ўласцівасцямі. Пры навуковым ўжыванні тэрміна пад тахіёнамі (або тахіённымі палямі) маюцца на ўвазе ў прынцыпе Лорэнц-інварыянтныя аб’екты, г.зн. аб’екты, якія не парушаюць прынцып адноснасці.

Гісторыя

Элементарныя часціцы, чыя скорасць больш за скорасць святла ў вакууме, былі ўпершыню разгледжаны Зомерфельдам у 1904 годзе, а ў 1939 годзе матэматычны апарат для апісання іх паводзін быў дасканала распрацаваны Вігнерам. Лічыцца, што канцэпцыю тахіёнаў прапанаваў у 1962 годзе Джэральд Фейнберг, ён жа і ўвёў сам тэрмін. Савецкі навуковец Леў Штрум у 1923 годзе таксама разглядаў гэтую канцэпцыю. Ідэя аб існаванні тахіёнаў на макраскапічным узроўні была выказана Якавам Цярлецкім у 1960 годзе.

Тахіёны ў тэорыі адноснасці

Самы просты спосаб фармальнага ўвядзення тахіёна ў межах спецыяльнай тэорыі адноснасці складаецца ў тым, каб задаць у формулах для энергіі і імпульсу

$E={mc^{2} \over {\sqrt {1-{v^{2} \over {c^{2}}}}}}$; ${\stackrel {\rightarrow }{p}}={m{\stackrel {\rightarrow }{v}} \over {\sqrt {1-{v^{2} \over {c^{2}}}}}}$

масу $m$ не рэчаісным, а чыста ўяўным лікам. Тады, мяркуючы, што энергія і імпульс павінны быць рэчаіснымі, прыходзім да неабходнасці $v$ $>$ $c$. Гэта значыць, што атрымліваем тахіён — часціцу, скорасць якой не можа быць менш за скорасць святла.

Адзін цікаўны эфект заключаецца ў тым, што, у адрозненне ад звычайных часціц, скорасць тахіёна павялічваецца па меры памяншэння яго энергіі. Энергія набліжаецца да нуля, калі скорасць v імкнецца да бясконцасці. Таму тахіён не здольны мець скорасць ніжэй за скорасць святла c, таму што для дасягнення бар’ера зверху ці знізу патрабуецца бясконцая энергія. Як адзначалі Альберт Эйнштэйн і Рычард Толман, спецыяльная тэорыя адноснасці мяркуе, што часціцы са звышсветлавой скорасцю, калі яны існуюць, могуць быць выкарыстаны для зваротнай сувязі ў часе.

Для тахіёнаў, гэтак жа як і для тардыёнаў, у межах СТА суадносіны энергіі і імпульсу будуць наступнымі:

$E^{2}=p^{2}c^{2}+m^{2}c^{4}$

Гл. таксама

• Тэорыя струн
• Звышсветлавы рух

Літаратура

• Feinberg, G. Particles That Go Faster than Light(англ.) // Scientific American. — February 1970. — Vol. 222. — № 2. — P. 68-81.
• Benford, G. A., Book, D. L., & Newcomb, W. A. The Tachyonic Antitelephone(англ.) // Physical Review D. — American Physical Society, 1970. — Vol. 2. — № 2. — P. 263–265. — DOI:10.1103/physrevd.2.263
• Барашенков В. С. Тахионы. Частицы, движущиеся со скоростями больше скорости света // УФН. — 1974. — Т. 114. — С. 133—149. — DOI:10.3367/UFNr.0114.197409f.0133

Спасылкі

• Сверхсветовая волна в усиливающей среде. Оптические тахионы.
• Корухов, В. В. Теоретические и методологические аспекты кинематики тахионов. — из первоисточника 21-05-2009.
• Манида, С. Н. Преобразования Лоренца-Фока: относительность бесконечности(недаступная спасылка).