Нов поглед към тахионите: Как бъдещето влияе на настоящето

Тахионите са хипотетични частици, които винаги се движат по-бързо от светлината. До неотдавна се смяташе, че те не се вписват в специалната теория на относителността. Според нова статия, публикувана във Physical Review D обаче, тези свръхсветлинни частици не само не противоречат на теорията, но и дават по-добро разбиране на нейната причинно-следствена структура.

Професор Анджей Драган от Варшавския университет и Националния университет на Сингапур и неговите колеги отбелязват:

„Движението със скорости, по-големи от скоростта на светлината, е една от най-спорните теми във физиката. Хипотетичните частици, които могат да се движат с такива скорости, наречени тахиони отдавна се смятат за „ада“ на съвременната физика.“

Доскоро бяха известни поне три причини, поради които тахионите не могат да съществуват в рамките на квантовата теория. Първо, предполагаше се, че основното състояние на тахионното поле е нестабилно, което би довело до образуване на лавини от такива частици. Второ, промяната на инерциалния наблюдател би трябвало да доведе до промяна в броя на наблюдаваните частици, което противоречи на основите на квантовата механика. На трето място, енергията на свръхсветлинните частици може да придобие отрицателни стойности.

Тези трудности имат обща причина. Учените са установили, че граничните условия, определящи протичането на физичните процеси включват не само началното, но и крайното състояние на системата. За да се изчисли вероятността за протичане на квантов процес, включващ тахиони, е необходимо да се знае не само миналото му начално състояние, но и бъдещото му крайно състояние.

С включването на този факт в теорията всички споменати по-рано трудности изчезват и теорията на тахионите става математически последователна.

„Идеята, че бъдещето може да влияе на настоящето, а не само настоящето на бъдещето не е нова във физиката. Досега обаче този възглед се смяташе в най-добрия случай за неортодоксално тълкуване на някои квантови явления. Този път стигнахме до това заключение благодарение на самата теория.“

казва професор Драган

За да освободят място за тахионите, учените са разширили пространството на състоянията. Те също така предвиждат, че разширяването на граничните условия има своите последствия: появява се нов вид квантово заплитане, смесване на минало и бъдеще, което отсъства в конвенционалната теория на частиците.

Авторите на статията повдигат и въпроса дали тахионите са чисто математическа възможност, или такива частици могат да бъдат наблюдавани в бъдеще.

„Тахионите не само са възможни, но са и необходим компонент на спонтанния процес на нарушаване на симетрията, отговорен за образуването на материята. Тази хипотеза предполага, че възбужданията на полето на Хигс, предшестващи спонтанното нарушаване на симетрията, биха могли да се движат със свръхсветлинна скорост във вакуум.“

заявяват учените

По този начин новият подход към теорията на тахионите може не само да хвърли светлина върху фундаментални въпроси във физиката, но и да доведе до революционни открития в квантовата механика и космологията.