Taquión

ya que un taquión es mou sempre més ràpit que la llum, no podria ser observat aproximant-se. Poc en acabant de que un taquión passara prop, podrien observar-se dos reflexos d'ell, que se separen en direccions opostes. La llínea negra és l'ona de choc de la radiació de Cherenkov, representada solament per a un instant de temps. L'efecte de doble image és tant més important per a un observador situat sobre la trayectòria d'un objecte superlumínico (en este eixemple, una esfera, representada en grisa). La forma azulada de la dreta és l'image formada per efecte Doppler de la llum aplegant a l'observador, que està situat en el vèrtiç de les llínees negres de Cherenkov de l'esfera que s'aproxima. L'image esquerra està formada per la llum en corriment al roig de la llum que abandona l'esfera despuix que esta sobrepasse a l'observador. ya que l'objecte aplega abans que la seua llum, l'observador no veu res fins que l'esfera escomença a sobrepassar l'observador.

Un taquión (del grec ταχυόνιον takhyónion de ταχύς takhýs 'ràpit, veloç') és tota aquella partícula hipotètica capaç de moure's a velocitats superlumínicas. Fins al moment, als taquiones se'ls atribuïxen propietats inexplicables.

El terme taquión va ser propost per Gerald Feinberg en un artícul de 1967, si be la possibilitat teòrica de dites partícules havia segut ya discutida per by Lev Yakovlevich Shtrum en 1923.

Descripció física

En térmens de la teoria de la relativitat especial d'Einstein, un taquión és una partícula hipotètica en un cuadrimomento de tipo espacial. Açò implica que si el seu energia i moment són reals, el seu massa en repòs convencional aparent seria un número imaginario. Per lo que la (pseudo) norma de Minkowski de la seua cuadrimomento seria negativa, ya que:

El temps propi que experimenta un taquión és també imaginari. Un curiós efecte és que a diferència de partícules reals, la velocitat d'un taquión creix quan la seua energia decreix. Açò és una conseqüència de la relativitat especial degut a que, hipotèticament, un taquión té massa quadrada negativa. D'acort en Einstein, l'energia total d'una partícula és la massa en repòs m per la velocitat de la llum al quadrat i multiplicada a la seua volta pel factor de Lorentz, és dir, l'energia total ve donada per la relació:

Per a matèria ordinària, esta equació demostra que I aumenta en la velocitat, convertint-se infinita a mida que v (velocitat) s'aproxima a c, la velocitat de la llum. Si m és imaginària, per una atra part, el denominador de la fracció necessita ser imaginari per a mantindre a l'energia com un número real. El denominador seria imaginari si el número en la raïl quadrada és negatiu, la qual cosa solament passa si v és major que c.

Un taquión està llimitat a la porció de tipo espacial del gràfic d'energia-moment. Per tant, mai pot anar a velocitats inferiors a la de la llum. Curiosament, mentres la seua energia disminuïx, la seua velocitat aumenta, sense mencionar que els taquiones estan obligats a viajar sempre cap al passat.

Si existiren els taquiones i pogueren interactuar en la matèria ordinària, podria violar-se el principi de causalitat.

En la teoria de la relativitat general, és possible construir espai-temps en els quals les partícules es propaguen més ràpidament que la velocitat de la llum, relatiu a un observador distant. Un eixemple és la mètrica de Alcubierre. No obstant, estos no serien taquiones en el sentit anterior, ya que no superarien la velocitat de la llum localment.

Teories de camp i cordes

En la teoria quàntica de camps, un taquión és el quant d'un camp, usualment un camp escalar el qual té una massa al quadrat negativa. L'existència de tal partícula és un significat de l'inestabilitat del buit espai-temporal, perque l'energia del buit té un màxim en lloc d'un mínim. Un chicotet impuls podria causar una decadència de amplitut exponencials que al mateix temps podrien induir a una condensació de taquiones. El mecanisme de Higgs és un eixemple elemental, pero és bo donar-se conte de que una volta que el camp taquiónico alcança el mínim del seu potencial, el seu quanta deixen de ser taquiones per a convertir-se en bosones de Higgs en massa positiva.

Els taquiones es troben en moltes versions de la teoria de cordes. En general, la teoria de cordes establix que lo que veem com "partícules" —electrons, fotons, gravitones, etc.— són en realitat diferents estats vibratorios de la mateixa corda. La massa d'una partícula pot ser deduïda com de la vibració eixercida per la corda; en atres paraules, la massa depén de la nota que la cuerdo est tocant. Els taquiones freqüentment apareixen en l'espectre d'estats de cordes permissibles, com volent dir que en alguns estats tenen masses al quadrat negatives, i per lo tant masses imaginàries.

Massa imaginària

Partint de l'equació de la Teoria de la relativitat:

Factorizando el -1 en el denominador i operant:

Canvi de variable :$i=\pm \sqrt{-1}$ després es multiplica el numerador i denominador per i:

Si es definix formalment una "massa del taquión" per mig de $M_t=im$ es té:

S'analisa la raïl i s'obté que per a que siga real, $v>c$, la velocitat de la partícula deu ser major que c (velocitat de la llum).

Interpretació

En mecànica quàntica i teoria quàntica de camps un valor imaginari de la massa o l'energia pot ser interpretat com una partícula inestable que decau en atres partícules, o com un estat inestable del buit que dona lloc a atres estats. En concret la part imaginària de l'energia està directament relacionada en el temps de desintegració de dit estat. Aixina els estats en energia real en ser la seua part imaginària nula poden existir per temps indefinit. Per als estats o partícules en massa o energia imaginària el temps de desintegració és inversamente proporcional a la part imaginària:

Sent I l'energia total complexa i sent $\hslash$ la constant de Planck (partida de 2 pi) segons el cocient entre la part real i imaginària de l'energia μ = (Re I)/(Im I) les partícules inestables poden classificar-se en:

• Partícules inestables de massa determinable $\mu >1$.
• Resonàncies $\mu \approx 1$.
• Partícules taquiónicas $\mu <1$.

Ciència ficció

En la ciència ficció ha existit de forma magistral l'us dels taquiones com un tot que respon a la gran interrogant sobre cóm viajar i ser l'amo del temps. Alguns eixemples:

• En la série televisiva Best Friend Whenever d'Disney Channel, en alguns episodis es fa menció dels taquiones com a partícules residuals dels viages en el temps el qual experimenten les protagonistes Cyd i Shelby
• En la série televisiva The Flash de la companyia de còmics DC Comics, el Doctor Harrison Wells, també conegut com el Revers de Flash, o Eobard Thawne, utilisa partícules taquiónicas per a potenciar la seua velocitat.
• El popular personage de la companyia nortamericana d'historietes, DC Comics, The Flash (còmic), té el seu homòlec temporal en el XXVII, quan John Fox, científic, descobrix per accident les propietats extraordinàries dels taquiones en experimentar en el seu propi cos els riscs del seu "Teoria de la Velocitat per Repòs", desafiant considerablement les lleis de la física i utilisant la seua hipervelocidad per a fer viages temporals, per mig de les curvatura espai-temps.
• També apareix en la película Els 4 fantàstics quan se'ls encarrega buscar una anomalia espacial la qual desencadena en la trobada del personage Silver Surfer, la busca i la captura consistia en un raig taquiónico.

• Els taquiones són utilisats comunament a lo llarc de les séries de Star Trek, i películes com Land of the Lost i K-Pax, en la que el seu protagoniste Prot afirmava viajar a velocitats de taquión.
• En Expedient X (The X-Files), temporada 4 capítul 19 "Sincronia", es fa referència als taquiones quan un vell aplega del futur per a matar al grup de científics que varen fer possible "el món sense història, sense esperança, en a on tots sabien exactament lo que anava a passar".
• L'autor de ciència ficció Philip K. Dick, qui durant tota la seua vida va tindre episodis de visions i alucinacions als que va tractar sense èxit de buscar-los una explicació racional, es va interessar pels taquiones en els anys 70 a raïl de l'ensaig "Orde en el desorde" publicat en la revista "Harper's" per Arthur Koestler en juliol de 1974. En este treball es postulava que l'Univers travessa un continu procés des del caos fins a la forma total. Dick relaciona açò en el concepte de taquiones com a partícules que viagen en el temps en direcció oposta a la nostra. La relació entre estes dos senyes s'adaptava a la seua pròpia teoria de que les seues noveles estaven anticipant el futur d'un modo en el que ell mateixa no podria haver previst. En algunes de les cartes després recopilades en Exegesis Dick sugerix que tot el planeta Terra rep, des del cel, un constant bombardeig de taquiones que, procedents del Futur, duen en si informació d'un estat d'orde superior i més alvançat de l'Univers. Dick teorizó que d'algun modo algunes persones actuen com a antenes absorbint eixa informació d'un modo més o menys conscient. També va supondre que els animals eren sensibles a eixa informació, que els servia com a ferramenta d'evolució. Esta curiosa afirmació la va deduir de l'estudi del comportament nocturn del seu gat.
• Els taquiones també són utilisats en la novela gràfica d'Alan Moore Watchmen, en la qual els taquiones, segons el Doctor Manhattan, són partícules que viagen cap a arrere en lo que els sers humans percebem com temps.
• En la película K-Pax, el personage que protagonisa Kevin Spacey -qui dia vindre de l'espai- també fa una menció als taquiones en una de les seues sessions en el seu psiquiatra, encarnat per Jeff Bridges, la versió original del qual és l'argentina Home mirant al surest, d'Eliseo Subiela (1986).
• En la película Prince of Darkness "El Príncip de les Tenebres" de 1987, es fa menció de l'us d'una transmissió de TV des del futur modulant taquiones, per a advertir a els qui reben tal mensage, sobre la vinguda de Satanás al món, dit mensage aplegava a l'encert i els qui ho rebien ho consideraven un somi, fins que es percataban que entre ells somiaven exactament lo mateix. En viajar més ràpit que la llum, es podia transmetre un vídeo al passat
• També han segut amprats per l'escritor rus-nortamericà Isaac Asimov en varis dels seus contes, fent alusió a ells en les transformacions que la matèria sofrix quan les astronaves dels seus relats es traslladen a velocitats superlumínicas (el "bot"), descrivint la transició de la transformació com tardión-taquión-tardión (ej. en el conte "Agarre una cerilla").
• En el llibre Flashforward (Recorts del futur) de l'escritor Sawyer Robert J., es fa referència als taquiones en experiments que realisen científics de el CERN en l'accelerador de partícules.
• La novela Timescape ("Cronopaisaje" en la seua traducció a l'espanyol) de Gregory Benford basa la seua trama en l'us dels taquiones com a mig de comunicació intertemporal.
• En les séries televisives del fallit Gene Rodenberry, Star Trek La Nova Generació i Star Trek Voyager, es fa un us habitual dels taquiones, als que els donen diferent ocupació segons les circumstàncies.
• En la série de televisió Castle (temporada 6, episodi 5):com a part de la trama usen un generador de taquiones el qual produïx energia i permet viages en el temps.
• En el capítul Teenage Mutant Leela's Hurdles de la série d'animació Futurama Fry, Leela, Amy, Hermes, Zoidberg i el professor rejovenixen per l'efecte dels taquiones.

• En la série animada de Max Steel (2013), l'energia TURBO és un energia illimitada basada en l'energia de taquiones.
• En X-Men, el primer Samurái d'Argent és un mutante en l'habilitat de generar un camp de taquión, en el que pot rodejar qualsevol cosa. Ell comunament utilisa el seu poder sobre la seua espasa, lo que li permet tallar casi qualsevol cosa, llevat adamantium
• En la novela curta de Stephen King "El processador de paraules dels deus" es fa referència a l'hipotètic descobriment dels taquiones.
• En la película Tomorrowland (2015) es fa referència a una màquina de Taquiones en la que poden controlar-los, gràcies a la qual cosa es pot vore cap a arrere el passat i de front al futur.
• En el videojoc Sid Meier's Alpha Centauri el "Raig de Taquiones" és un arma alvançada de potència mija que es pot equipar a les unitats militars i el "Camp de Taquiones" és un edifici per a la defensa perimetral d'una ciutat que incrementa la seua força de defensa al doble.
• En el videojoc Stellaris, l'arma més poderosa que es pot investigar és la "Llança de Taquiones", visualment es mostra com un fes de color blau quan és disparada des d'una nau. També es poden investigar els "Sensors de Taquiones" que són els sensors espacials més alvançats.
• Existix un videojoc cridat Tachyon (taquión en anglés) disponible en Google Play Store.
• Una ferramenta de software anomenada Tachyon s'usa per a renderizar imàgens d'alta calitat per mig de traçat de rajos i per a proyectes d'investigació relacionats en la renderización en paralel.
• En el mànega de Takeshi Obata (All you need is kill). Els miméticos (sers extraterrestres) poden produir taquiones i crear un bucle temporal. En el qual el protagoniste es queda atrapat.
• En la novela “El Crist Final” d'Alejandro Rocha Narváez (2018), un modest i atormentat professor de secundària ajuda al seu amic Gonzalo Lecaros i a atres físics a resoldre el difícil problema de penetrar la singularitat que va donar inici a l'Univers, fins a abans del primer instant del Big Bang, en la seua delirant obsessió per “desentranyar la ment de Deu”. El professor va propondre adaptar el mecanisme de la radiació de Hawking, assumint que, de la mateixa manera en que es varen crear totes les partícules de l'univers, també baixe les enormes energies inicials s'haurien generat parells taquión-antitaquión virtuals, alguns dels quals varen penetrar el horisó de successos de l'orige mentres que uns atres varen quedar atrapats en l'evolució de l'Univers, sent possible detectar-los per mig de telescopis orbitales similars al Planck (satèlit), el WMAP i el COBE. Aixina com estos telescopis de fotons varen permetre mapear la radiació de fondo de microones, la nova tecnologia de detecció de taquiones còsmics ho permetria despuix d'una exposició de décades. I cada taquión que s'haja afonat en la singularitat primordial informarà de les seues misterioses propietats pel entrelazamiento quàntic que manté en l'antitaquión detectat en el present, revelant al fi l'insondable misteri de la Creació.
• El llibre de "Les aventures del Taquión per l'espai-temps" explora la possibilitat de que el colapse del forat negre termine en una Botella de Klein. En estos contes El Taquión és un chicon que podria viajar a velocitats superluminicas.

En la série de Toei "Capità Futur" de 1978, en la segona de les aventures de l'héroe Curtis Newton, este fa un viage d'un milló d'anys arrere en el temps per a atendre el cridat d'un científic de Kathay, el planeta del com es va formar el cinturó d'asteroides. En aplegar al planeta, el científic Dalmule i el Capità Futur parlen en Jikhal, (general de Kathay, Némesis de Dalmule i qui té l'idea d'invadir Mart per a salvar a la gent de Kathay), qui pregunta a Dalmule quin combustible usarà per a moure la lluna de Yugra i transportar als habitants del planeta a Khum, Dalmule fa menció a el "taquionium" i la propulsió a taquiotrón, el científic Simon Wright -el cervell volant- senyala que Dalmule deu referir-se als taquiones, que són partícules que es mouen a la velocitat de la llum .

Bibliografia

• O. Bilaniuk, E. C. G. Sudarshan: Tachyons. In: Physics Today. 22, 1969, H. 5 (Mai), ISSN 0031-9228, 1969, S. 43–51, sowie Leserbrief Diskussion: ebenda H. 12 (Dez.).
• Gerald Feinberg: Possibility of faster than light particles. In: Physical Review. 159, 1967, ISSN 0556-2821, S.1089–1105.
• Jayant Vishnu Narlikar: Cosmic tachyons – an astrophysical approach. In: American Scientist. 66, 1978, 9, ISSN 0003-0996, S. 587–593.
• Erasmo Recami (Hrsg.): Tachyons, Monopoles and related topics. Proceedings of the 1st Session of the Interdisciplinary Seminars on „Tachyons and Related Topics“, Erice, 1 – 15 September 1976. North Holland, Ámsterdam 1978, ISBN 0-444-85165-8.
• Lawrence Schulman: Tachyon paradoxes. In: American Journal of Physics. 39, 1971, ISSN 0002-9505, S. 481–484, en llínea (PDF; 523 KB).
• E. C. G. Sudarshan: The theory of particles traveling faster than light 1. In: Lectures presented at the 1969 seventh anniversary symposium of the Institute of Mathematical Sciences, Madras, Índia. No. 7. Plenum Press, New York NY 1970, ISBN 0-306-37050-6, (Symposia on theoretical physics and mathematics 10), S. 129–151.
• Yakov P. Terletskii: Paradoxes in the theory of relativity. Plenum Press, New York NY 1968, (2nd print: ebenda 1970).
• Rüdiger Vaas: Tunnel durch Raum und Zeit. Einsteins Erbe – Schwarze Löcher, Zeitreisen und Überlichtgeschwindigkeit. (Wie Hawking seine Wette verlor). 2. aktualisierte Auflage. Franckh-Kosmos, Stuttgart 2006, ISBN 3-440-09360-3 (mit einem ausführlichen Kapitel über Tachyonen).