Senzácia fyziky: „Einsteinom zakázané“ tachyóny - častice rýchlejšie ako svetlo - sa prekvapujúco stávajú realitou

Častice rýchlejšie ako svetlo nazývané tachyóny boli dlho považované len za teoretickú kuriozitu, ktorá je nezlučiteľná so špeciálnou teóriou relativity Einsteina. Nová štúdia by mohla toto vnímanie zmeniť.

Fyzici z univerzít vo Varšave a Oxforde ukázali, že „predsudky“ voči tachyónom sú neopodstatnené. V skutočnosti nám tieto hypotetické častice ponúkajú lepšie pochopenie kauzálnej štruktúry relativity. To je nový teoretický objav.

Myšlienka pohybov rýchlejších ako svetlo (supraluminálna rýchlosť) je jednou z najkontroverznejších tém vo fyzike. Tachyóny, odvodené z gréckeho slova tachýs pre rýchlo, boli považované za entity, ktorých existencia bola popieraná špeciálnou teóriou relativity.

K hlavným argumentom proti existencii tachyónov patrila údajná nestabilita ich základného stavu, ktorá by viedla k vytvoreniu „lavín“ supraluminálnych častíc. Okrem toho sa predpokladalo, že počet pozorovaných častíc závisí od pozorovateľa, čo je v rozpore s klasickou fyzikou, v ktorej by počet častíc mal zostať konštantný.

A napokon, bola to možnosť, že tieto častice môžu mať negatívne energie, čo predstavovala hlavnú prekážku ich „prijatia“ do kvantovej mechanickej teórie.

Tím výskumníkov, vrátane Jerzyho Paczosa a Kacpera Dębského, zistil, že tieto problémy vyplývajú z neúplných okrajových podmienok v predchádzajúcich teóriách.

Zahrnutie konečného stavu systému okrem jeho počiatočného stavu vyriešilo tieto ťažkosti a urobilo teóriu tachyónov koherentnou.

Andrzej Dragan, jeden z autorov, vysvetľuje, že tento nový prístup umožňuje brať do úvahy vplyv budúcnosti na súčasnosť,  pričom ide o koncept, ktorý už existuje, ale v kvantovej fyzike sa používa len veľmi zriedka. To umožnilo rozšíriť stavový priestor a integrovať tachyóny do kvantovej teórie.

Výskumníci tiež predpovedajú vznik nového typu kvantového previazania, ktoré prepletá a či zväzuje minulosť a budúcnosť, a to v dôsledku rozšírených hraničných podmienok. To vyvoláva otázku možného pozorovania tachyónov v budúcnosti.

Podľa hypotézy autorov zohrávajú tachyóny podstatnú úlohu v procese spontánneho narúšania symetrie spojeného so vznikom hmoty. Vzruchy Higgsovho poľa  sa teda mohli pred porušením symetrie pohybovať supraluminálne.

Ešte v krátkosti niečo k Higgsovmu poľu, o ktorom ľudia, ktorí sa nezaoberajú s fyzikou, nemajú poznatky:

Na začiatku bol kozmos nediferencovaným konglomerátom kvantových energií a nachádzal sa v stave mimoriadne vysokej symetrie a nepredstaviteľne vysokej teploty. Z toho dôvodu bol v tom stave extrémne jednoduchý. 

Až keď sa v priebehu veľmi rýchlo postupujúcej dilatácie veľmi ochladil, začali sa vytvárať hmotné štruktúry a strácal svoju jedoduchosť.

N tomto mieste zdôraznime istý paradox: Až dodnes sa nepodarilo dať odpoveď na otázku, odkiaľ a prečo majú častice svoju konkrétnu hmotu. Najnovšia hypotéza hovorí, že celý kozmos je vyplnený takzvaným Higgs-poľom, ktoré je v každom bode kozmu identické. Podľa tejto teórie prepožičiava Higgs-pole časticiam ich hmotu. Z fyziky vieme, že niečo také je možné. 

Ako príklad si vezmime gravitačné pole. Ak zdvihneme zo zeme kameň, povedzme do výšky našej hlavy (čo zároveň znamená, že sme zmenili jeho polohu v gravitačnom poli Zeme presunom na iné miesto), tak sme zvýšili jeho pôvodnú potenciálnu energiu o istú hodnotu a tým sme mu - presne v zmysle Einsteinovho vzťahu medzi energiou a hmotou - pridali dodatočnú "hmotu". 

Z teórie Higgs-poľa vyplýva aj to, prečo častice majú rôzne hmotnosti. Je to preto, lebo ich väzba na toto pole je rôzne veľká. Možeme to vyjadriť aj tak, že Higgs-pole ich priťahuje rôznymi silami. Tie, ktoré priťahuje silnejšie, sú ťažšie, tie, ktoré priťahuje slabšie, sú ľahšie.