Smíří se fyzika s tachyony? Kredit: Pixabay/CC0 Public Domain.

Kdyby měly svůj klub exotické částice, které se hodně vymykají fyzikálnímu mainstreamu, nejspíš by ho vedly tachyony. Jsou to doposud zcela hypotetické částice se špatnou pověstí, „enfant terrible“ moderní částicové fyziky, které by se měly pohybovat rychlostí vyšší než je rychlost světla. Vědci se na ně doposud převážně dívali spatra, protože se v jejich očích protivily speciální teorii relativity.

Andrzej Dragan. Kredit: Centre for Quantum Technologies.

V těchto dnech ale vyšla v časopise Physical Review D studie mezinárodního týmu fyziků, v jehož čele stál Jerzy Paczos ze švédské Stockholms universitet. Podle nich se kolem vztahu tachyonů a speciální teorie relativity točí řada předsudků. Ve skutečnosti prý ale speciální relativita tachyony nevylučuje a dokonce přispívají k lepšímu pochopení její struktury.

Pohyb rychlostí vyšší než rychlost světla je jednou z nejvíce kontroverzních záležitostí dnešní fyziky. Existují pádné důvody, kvůli nimž má s tachyony problém kvantová mechanika. Základní stav tachyonového pole je považován za nestabilní, existence a pohyb tachyonů by měly vytvářet paradoxy a v neposlední řadě by energie tachyonů měla nabývat záporných hodnot.

Paczos a jeho kolegové poukázali na to, že dosavadní potíže s tachyony nejspíš mají společnou příčinu. Jde o to, že by podmínky (boundary conditions), určující průběh fyzikálních procesů, měly v případě tachyonů zahrnovat nejen počáteční stav, ale i konečný stav systému. Jinými slovy, pokud chceme spočítat pravděpodobnost kvantového procesu s tachyony, je nutné znát nejen minulý počáteční stav procesu, ale také jeho budoucí konečný stav.

Logo. Kredit: Centre for Quantum Technologies.

Jakmile tohle fyzici zahrnuli do úvah o tachyonech, výše zmíněné problémy vymizely a teorie s tachyony se stala matematicky konzistentní.

Jak trefně říká vedoucí týmu Andrzej Dragan z polského Uniwersytet Warszawski a centra Centre for Quantum Technologies na National University of Singapore, zní to trochu jako nějaká internetová reklama. Jeden šikovný trik vyřeší všechny problémy. Podle něj není myšlenka, že budoucnost ovlivní přítomnost, namísto toho, aby to bylo naopak, ve fyzice úplně nová. Až doposud to ale byly spíš jen neortodoxní interpretace určitých kvantových jevů.

Výzkum dovedl vědce mimo jiné k tomu, že by měl existovat doposud neznámý typ kvantového entanglementu, který smíchává minulost s budoucností. Také jsou přesvědčeni, že tachyony neoddělitelně souvisejí se spontánním narušením symetrie a Higgsovým mechanismem. Podle jejich hypotézy se excitace Higgsova pole mohou pohybovat ve vakuu nadsvětelnou rychlostí. Zatím je to velmi výstřední fyzika, uvidíme, jak si tachyony povedou dál.

Video: Jerzy Paczos: Hawking radiation for detectors in superposition - RQI Circuit Stockholm 2023

qqqq1

<iframe src="https://www.youtube.com/embed/RD4zS-imeZ0" frameborder="0" allowfullscreen allow="accelerometer; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" ></iframe>

Literatura

Phys.org 11. 7. 2024.

Physical Review D 110: 015006.