تاکیون ها: ذراتی در ورای فضا-زمان

[معاون بخش اختراعات]

تاکیون یکی دیگر از اعجاب های مکانیک کوانتومی است تاکیون ها در جهانی عجیب به سر می برند که در آن همه چیز سریع تر از نور حرکت می کنند. آنها رفتارهای عجیب و غریبی دارند، تاکیون ها با از دست دادن انرژی تندتر می روند، بنابراین با از دست دادن کل انرژی خود با سرعت بی نهایت حرکت خواهند کرد. اما اعجاب آورترین خصوصیت انها این است که تاکیون دارای جرمی موهومی است!!!

در جهان ریاضیات یک عدد موهومی، یک عدد بی شکل است به طوری که یک عدد غیر صفر و حقیقی، همچنین نیز به صورت (که به آن واحد موهومی نیز می‌گویند) تعریف شده باشد. اگر در معادلات مشهور اینشتین m را با im جایگزین کنیم، آنگاه چیزی خیره کننده پدیدار می شود. به ناگاه تمام ذرات با سرعت فراتر از نور حرکت می کنند. اما وقتی می فهمیم که ممکن است این وضعیت انتزاعی ریاضیات به فیزیک و عالم کشیده شود به معنای واقعی ترسی ژرف تمام وجودمان را فرا می گیرد چون حتی نمی توانیم آن را در تخیل بیاوریم. بنابراین جرم موهومی حتی از جرمی بی نهایت هم عجیب تر است. در هر صورت تاکیون ها سریع تر از نور حرکت می کنند و جرم موهومی دارند اما فعلا کسی آنها را ندیده است.

با وجود این همه خصلت های عجیب و غریب، تاکیون ها به طور جدی مورد مطالعه فیزیکدانان مانند فاینبرگ قرار گرفته اند. مشکل در آن است که تاکنون کسی تاکیون را در آزمایشگاه ندیده است. فاینبرگ پیشنهاد کرد که فیزیکدانها به بررسی باریکه لیزر پیش از روشن کردن آن بپردازند. اگر تاکیون وجود داشته باشند، آنگاه نور آمده از باریکه لیزر را می توان حتی پیش از روشن شدن این وسیله آشکارسازی کرد! معلوم نیست که از تاکیون ها بشود برای فرستادن پیام ها به گذشته استفاده کرد مثلا فاینبرگ عقیده داشت که گسیل تاکیونی که در زمان پیش می رود، با جذب تاکیون انرژی منفی که در زمان پس می رود یکسان است(مشابه با وضعیت مربوط به پادماده) و شاید علیت نقض نشود.

تفسیر جدی امروزی تاکیون ها این است که آنها شاید در لحظه بیگ بنگ وجود داشته اند و با نقض علیت دیگر وجود ندارند. تاکیون ها دارای خصوصیات عجیب دیگری نیز هستند، وقتی آنها را در هر نظریه ای وارد کنید آنها خلاء را که پایین ترین حالت انرژی است، ناپایدار می کنند. اگر سیستمی دارای تاکیون ها باشد، در خلاء دروغین قرار دارد به طوری که سیستم ناپایدار است و به خلاء راستین واپاشی می کند. باور بر این است که کیهان قبل از بیگ بنگ، در اصل با خلائی دروغین آغاز شد که در آن تاکیون ها وجود داشته اند. به باور فیزیکدانان بوزون هیگز در اصل به صورت تاکیون به راه افتاد.

در خلاء دروغین، هیچ کدام از ذرات زیر اتمی اصلا جرمی نداشتند اما تاکیون آن را ناپایدار کرد و جهان گذاری به خلاء جدید انجام داد که در آن بوزون هیگز تبدیل به ذره ای عادی شد. پس از گذار از تاکیون به ذره عادی، ذرات زیر اتمی شروع به جرم دار شدن کردند. بدین ترتیب کشف بوزون هیگز نه تنها آخرین تکه گمشده مدل استاندارد را تکمیل میکند، بلکه تاکید خواهد کرد که حالت تاکیونی زمانی وجود داشته است اما به ذره ای عادی تبدیل شده است. شاید تاکیون ها پیش از بیگ بنگ وجود داشتند، این ذرات علیت را نقض می کنند اما فیزیکدانان باور دارند که کار اصلی آنها راه انداختن بیگ بنگ بود و بنابراین دیگر مشاهده شدنی نیستند. بنابراین تاکیون ها نمایانگر حالت کوانتومی عجیبی اند که در آن اجسام می توانند سریع تر از نور بروند حتی علیت را نقض کنند. اما آنها مدت ها پیش ناپدید شده اند و شاید به شکل گیری کیهان انجامیده باشند.

طبق نظر فاینمن، الکترونی که در زمان به عقب بر میگردد همان پوزیترون با بار مخالف است. تفسیری که ولف و سارافتی به آن می افزایند این است که الکترون به خارج از مخروط نور خود، به درون خط جهانی تاکیونی که در آن سرعت الکترون بیش از سرعت نور است تابانده می شود. حتی تعدادی از فیزیکدانان معتقدند که تئوری نسبیت اینشتین وجود تاکیون ها را نفی نمی کند و حتی بر وجود آنها صحه می گذارد و در واقع می توان گفت تاکیون ها در خارج از مخروط نور وجود دارند، یعنی در آنسوی فضا-زمان!

نویسنده: میلاد اسکندر دوست/ سایت علمی بیگ بنگ