Student World

Tachyon je nazev pro fiktivni castici, ktera se pohybuje zasadne nadsvetelnou rychlosti, slovo je odvozeno z korene vyjadrujiciho rychlost (je tedy pribuzne slovu tachometr)… Vzhledem k tomu, že diskuse okolo překonání (spíše "překonání") rychlosti světla vyvolala značný zájem, přetiskujeme zde další článek na podobné téma, který vyplynul z e-mailové diskuse…

Jelikoz se tachyon pohybuje nadsvetelnou rychlosti, pro hybnost "p" plati "pc>E", kde "E" je energie a "c" je rychlost svetla. Proto pro klidovou hmotnost "m" plati

m^2.c^4 = E^2-p^2.c^2 < 0.

Ctverec klidove hmotnosti je tedy zaporny, hmotnost je v tomto smyslu imaginarni – nelze najit zadnou klidovou soustavu, kde by byla energie realna a rychlost mensi nez "c". O tachyonech se mluvilo jiz davno, od vzniku specialni relativity v roce 1905. Ovsem jednim z hlavnich dusledku specialni relativity je zesilena verze kauzality, podle niz pricina nejen predchazi nasledek, ale dokonce se signaly musi sirit nejvyse rychlosti "c".
Jinak receno, zadne fyzikalni tachyony podle specialni teorie relativity nesmeji existovat. Pokud by existovaly, mohly bychom napriklad
tachyonovou kulku sledovat z jine vztazne soustavy a do obeti by mohla zaletnout drive, nez jsme ji vystrelili z tachyonove pistole. Mohli bychom napriklad zastrelit svoji babicku drive, nez porodila maminku, a dojit tak k neprekonatelnym logickym protimluvum. Podle teorie relativity je pohyb nadsvetelnou rychlosti stejne nemozny jako pohyb zpet v case.

Tachyon je tedy jen fikci, castici, ktera kdyby byla opravdu pozorovana, znamenalo by to doslova pad fyziky. Tak napriklad pred nekolika lety kdesi namerili, ze by neutrina mela mit ctverec hmotnost "m^2 < 0". Fyzik jisty v kramflecich samozrejme vedel, ze nic takoveho neni mozne, nehlede na to, ze na spravne vysvetleni zdanliveho paradoxu se muselo chvili cekat; tehdy slo o prvni mereni doby zivota atomu (tritia), zatimco lide meli zkusenosti jen s jadry.

Existuji ruzne pokusy, v nichz se cosi nadsvetelnou rychlosti pohybuje, a muzeme tomu prisoudit nazev "tachyon", nikdy ale nejde o vlnove klubko, ktere je schopne prenest informaci z jednoho mista pobytu na jine. Tachyon ale neni jen hricka z rise science-fiction, je to slovo, ktere teoreticti fyzici vyslovuji dosti casto, v poslednich trech letech v teorii strun prakticky denne.

Tak napriklad teorie strun vznikla nejprve ve sve "bosonove" verzi na konci 60.let. Bosonova teorie strun existovala jen v 25+1 dimenzich (tedy musime k obvyklym 3+1 rozmerum pridat 22). Neobsahovala zadne fermiony (castice jako elektron, dodrzujici Pauliho princip), ale jejim nejvetsim kazem byla pritomnost tachyonu. To je hlavni duvod, kvuli kteremu je treba tuto teorii opustit. Pozdeji lide objevili teorii superstrun, ktera obsahuje i fermiony (parovane s bosony diky supersymetrii), ale hlavne neobsahuje zadne tachyony.

Tachyony vsak ve fyzice teorie strun za posledni leta sehraly velkou teoretickou ulohu (v zadnem pripade ale nejde o realne tachyony, ktere lze pozorovat ve svete kolem nas). Tak napriklad nerovnost "m^2 < 0" znamena, ze potencialni energie pro tachyonove pole nema v pocatku minimum, jak jsme zvykli, ale maximum (jako funkce -x^2). Takovy bod znazornuje labilni rovnovahu. Vakuum, v nemz mohou existovat tachyony, je nestabilni. Napriklad tuzka postavena symetricky na spicku pri sebemensim vlivu upadne. Podobne vakuum, v nemz mohou vzniknout tachyony, zacne spontanne produkovat pary tachyonu s kladnou i zapornou energii (podle teorie relativity neni mezi znamenkem energie tachyonu rozdilu, jde jen o volbu vztazne soustavy).

V teorii strun existuji tachyonove castice zijici na tzv. branach (a jejich konfiguracich), objektech libovolnych dimenzi, a takove tachyony
signalizuji, ze dana brana nebo soubor bran neni stabilni a smeruje k anihilaci. Studium moznych "uzlu", ktere lze na tachyonovem poli "uvazat", vedlo ke klasifikaci moznych naboju, ktere v teorii existuji.

Takze abych to shrnul: tachyon je fiktivni castice, ktera nemuze a nesmi existovat jako obycejne vlnove klubko prirozene, presto je vsak dulezita teoreticky a v budoucnosti jejich vyznam lepe pochopime. Tachyony, pohybujici se nadsvetelnou rychlosti, je mozno take produkovat jako zdanlive vlnove vzruchy.

autor Luboš Motl