Nova studija timova sa Univerziteta u Varšavi i Oksforda predlaže revidiranu kvantnu teoriju polja za tahione zasnovanu na proširenom Hilbertovom prostoru — tzv. "twin space". Autori tvrde da ovaj pristup rešava ranije matematičke kontradikcije, obnavlja Lorenc-invarijantnost i daje energijski spektar sa donjom granicom. Rad povezuje rešenje sa two-state formalizmom i upozorava da iako teorija otvara nove puteve, ona ne dokazuje postojanje tahiona.
Nova teorija tahiona mogla bi promeniti shvatanje vremena i kauzalnosti
A new tachyon theory argues faster-than-light particles may fit within relativity without the old paradoxes about time and causality. (CREDIT: Wikimedia / CC BY-SA 4.0)
Čestice brže od svetlosti — tahioni — decenijama su bile teorijska radoznalost i izazov: sa jedne strane testirali su granice Ajnštajnove relativnosti, a s druge su podsticali strah da bi mogle da poremete osnovni poredak uzroka i posledice. Ako nešto može da prestigne svetlost, da li bi efekti mogli da prethode svojim uzrocima?
Physicist Andrzej Dragan
Nova studija istraživača sa Univerziteta u Varšavi i Univerziteta Oksford, objavljena u Physical Review D, predlaže da čitav problem možda leži u matematičkom okviru koji se koristi za opis tahiona — a ne nužno u samim česticama.
Physicist Artur Ekert
Istorija problema
Još od 1960-ih, kada je Gerald Feinberg predstavio ideju "imaginarne mase" da bi formalizovao tahione, teorijski modeli su nailazili na ozbiljne poteškoće: spektar energije bez donje granice, nestabilan vakuum i nekompatibilnost pri Lorencovim transformacijama (promenama referentnog okvira). U praksi, to je značilo da bi ista čestica u jednom okviru mogla izgledati kao da je emitovana pre nego što je u drugom okviru zapravo i postojala — dakle potencijalne povrede kauzalnosti.
An emission of a positive-energy tachyon. (a) In one reference frame is Lorentz-transformed by a boost Λ into an emission of a negative-energy tachyon. (b) Backward in time, which can be reinterpreted as a regular absorption of a positive-energy antitachyon forward in time, in the boosted reference frame. (CREDIT: Physical Review D)
Novi pristup: "twin space"
Tim koji vode Andrzej Dragan i Artur Ekert predlaže proširenje standardnog Hilbertovog (Fock) prostora u tzv. twin space, koji u jedinstvenu strukturu kombinuje ulazna (incoming) i izlazna (outgoing) stanja. Po njihovom objašnjenju, Lorencov boost može u slučaju tahiona zameniti stanje sa pozitivnom energijom koje ide napred kroz vreme u stanje sa negativnom energijom koje ide unazad kroz vreme, pa razlika između ulaza i izlaza postaje zavisna od posmatrača. Veće matematičko okruženje omogućava konzistentnu reprezentaciju Lorencove grupe i otklanja mnoge prethodne kontradikcije.
The blue glow of Cherenkov radiation in a nuclear reactor, one of the ways hypothetical tachyons can be detected. (CREDIT: Argonne National Laboratory)
"Ideja da budućnost može uticati na sadašnjost, umesto da sadašnjost određuje budućnost, nije nova u fizici. Do sada je to bio neortodoksan pogled — sada nas je na njega navela sama teorija." — Andrzej Dragan (u prevodu)
Šta su autori postigli
Prema radu, proširenje prostora obnavlja kovarijantnost, čuva komutacione relacije, održava vakuum stabilnim i Lorenc-invarijantnim, i daje energijski spektar sa donjom granicom. Time se uklanjaju neke od najstarijih matematičkih zamerki na tahione. Autorii takođe ukazuju na bliskost ovog pristupa two-state formalizmu (Aharonov, Bergmann, Lebowitz), gde su u formalizmu prisutna i pred‑ i post‑selektovana stanja.
Cerenkov radiation involves the nearly continuous emission of photons by a charged particle moving faster than the speed of light in its vicinity. (CREDIT: Matt Strassler)
Ograničenja i implikacije
Autori jasno naglašavaju ograničenja: rad ne dokazuje postojanje tahiona i ne rešava interpretativne debate oko two-state formalizma. Međutim, ukoliko ovaj okvir izdrži dalju proveru, mogao bi preoblikovati teorijska razmišljanja o vremenskoj simetriji, stabilnosti vakuuma, interakcijama čestica i mehanizmima razbijanja simetrije (npr. neki aspekti Higgsove teorije, CP kršenja ili barionske asimetrije ostaju otvoreni).
Za sada je uticaj pre svega konceptualan: rad daje teoretičarima jasnija pravila za dalji razvoj konzistentnih modela koji uključuju superluminalna ponašanja bez toga da automatski krše relativnost ili dovode do paradoksa.
Nalazi su objavljeni u časopisu Physical Review D. Rad predstavlja podsticaj za dalja istraživanja u teorijskoj fizici, ali bez neposrednih eksperimenata koji bi potvrdili postojanje tahiona.
Pomozite nam da budemo bolji.
