Что такое тахионы и существуют ли они вообще?

В настоящее время тахионом называют гипотетическую частицу, которая движется быстрее скорости света, и некоторые физики утверждают, что они существуют.

В 2011 г. физики из ЦЕРН сделали одно из самых громких заявлений на тему “если это правда”, сообщив, что нейтрино, по наблюдениям, добираются из Швейцарии в Италию быстрее скорости света. Хотя впоследствии заявление опровергли, это был не первый и не последний случай, когда утверждалось, что эти малоизученные частицы нарушают великий космический предел скорости.

При обсуждении этих утверждений часто использовалось выражение, что путешествие со скоростью, превышающей скорость света, “превращает нейтрино в тахионы”. Так что же такое тахионы и существуют ли они, пусть даже и не в виде нейтрино?

Знакомая нам Вселенная состоит из безмассовых частиц, таких как фотоны, которые могут двигаться со скоростью света в вакууме, и частиц с массой, которые всегда движутся медленнее. Существенной особенностью специальной теории относительности Эйнштейна является то, что для объектов с массой с увеличением скорости увеличивается и масса. В обычных условиях это увеличение настолько мало, что незаметно, но частицы, разогнанные до скорости, близкой к световой, могут во много раз увеличить свою массу покоя.

По мнению Эйнштейна, все, что обладает массой при движении со скоростью света будет бесконечно массивным, что невозможно. Поэтому путешествие со скоростью, превышающей скорость света, требует хитрого подхода: разогнаться до большей скорости, не двигаясь при этом со скоростью света. 

Однако в 1960-х годах физики начали рассматривать возможность существования частиц, которые всегда движутся быстрее скорости света. Для них, наоборот, препятствием было бы замедление до скорости света и, в конечном счете, ниже нее. В 1967 году Джеральд Фейнберг придумал название “тахион”.

Придумав название, некоторые предположили, что тахионы уже найдены или, по крайней мере, найдены доказательства их существования. Но это не так.

Впрочем, отсутствие доказательств существования тахионов не помешало физикам посвятить много времени попыткам выяснить, какими бы они были, если бы существовали. Это так же, как и с червоточинами и мультивселенной.

Важно отметить, что если тахионы существуют, они не только могут двигаться быстрее скорости света, но и всегда так делают. Им так же невозможно замедлиться до скоростей ниже светового барьера, как нам – достичь скоростей выше него. Как ни странно, но при ускорении у них снижается потеря энергии – замедление же до скорости света требует увеличения энергии. Чтобы замедлиться до скоростей, лишь немного превышающих скорость света, от них потребуется огромная энергия.

тахион

Тахионы также рассматривались как обладающие “мнимой массой”. Может показаться, что все, кто говорит об этом, не очень удачно шутят, но на самом деле мнимая масса – гораздо более распространенное понятие в физике, чем тахионы. Известно, что поля обладают мнимой массой, вопрос в том, могут ли ею обладать частицы. Ответ сомнителен и склоняется к отрицательному, но если частицы с мнимой массой все же существуют, то они будут двигаться быстрее света и, следовательно, будут тахионами.

Более поздние исследования возможности существования тахионов предполагают наличие у них реальной массы. В любом случае, большинство физиков относят их к категории “это очень интересно, но маловероятно, что они существуют”. Тем не менее, остается небольшое количество верующих в существование тахионов, и время от времени публикуются работы, в которых утверждается, что удалось найти доказательства. 

Ежегодно публикуются тысячи работ, в которых встречается слово “тахион”, и хотя многие из них описывают “безтахионные” модели, другие рассматривают эту возможность всерьез. Например, рассматривается возможность существования червоточин, поддерживаемых материей, состоящей из тахионов.

Возможно, тахионы существуют, но у нас нет возможности их обнаружить или взаимодействовать с ними. Это уводит в сторону философских вопросов, подобным известному: “Если дерево падает в лесу, издаст ли оно звук, если рядом нет никого, кто мог бы его услышать?”. 

Более интересной представляется возможность существования тахионов и обретения человеком способности не только взаимодействовать с ними, но и управлять ими. В конечном итоге это может привести к перемещению быстрее света, а возможно, и к путешествиям во времени. Из этих идей получается великолепная (и ужасная) научная фантастика, но они крайне спекулятивны. 

Идея использования тахионов для передачи сообщений со скоростью, превышающей световую, несколько ближе к реальности. Именно к ней устремились умы людей в период между утверждением о том, что нейтрино опережают свет, и его развенчанием. Но даже это противоречит причинно-следственным связям и наталкивается на “парадокс дедушки” (временной парадокс, относящийся к путешествию во времени. Впервые описан в рассказе Натаниэля Шахнера “Голоса предков”), с которым сталкиваются почти все представления о путешествиях во времени.

Перспективы тахионов выглядят мрачновато, но, учитывая то, как физика за последнее столетие удивила всех, включая самых сведущих ее практиков, возможно, пока не стоит ставить крест на их существовании.

Читайте также: Массовое заблуждение: реальная причина, по которой мы не можем превысить скорость света

Поделиться

Добавить комментарий