Siitä lähtien, kun Einstein on julkistanut suhteellisuusteoriansa, valon nopeutta on pidetty maailmankaikkeuden fysikaalisena vakiona, joka liittyy toisiinsa tilaa ja aikaa. Lyhyesti sanottuna se oli nopeus, jolla valon ja kaikkien muiden sähkömagneettisen säteilyn muotojen uskottiin kulkevan koko ajan tyhjään tilaan, riippumatta lähteen liikkeestä tai tarkkailijan inertiaalisesta viitekehyksestä. Oletetaanpa hetkeksi, että siellä oli hiukkanen, joka ei vastustanut tätä lakia ja joka voisi olla olemassa relativistisen maailmankaikkeuden puitteissa, mutta samaan aikaan uhmata sen perustaa? Kuulostaa mahdottomalta, mutta sellaisen hiukkasen olemassaolo voi olla hyvinkin välttämätöntä kvanttinäkökulmasta ratkaisemaan tuossa kaoottisessa teoriassa esiin nousevat avainkysymykset. Se tunnetaan Tachyon-hiukkasena, hypoteettisena subatomisena hiukkasena, joka voi liikkua valoa nopeammin ja aiheuttaa fysiikan alalle monia kiehtovia ongelmia ja mahdollisuuksia.
Erityisen suhteellisuustekniikan kielessä takyoni olisi hiukkanen, jolla on avaruusmainen nelitiheinen momentti ja kuvitteellinen oikea aika. Heidän olemassaolonsa katsottiin ensin saksalaiselle fyysikolle Arnold Sommerfeldille; vaikka Gerald Feinberg keksi termin ensimmäisen kerran 1960-luvulla, ja monet muut tutkijat auttoivat edistämään teoreettista kehystä, jonka sisällä takyonien uskottiin olevan olemassa. Niitä ehdotettiin alun perin kvanttikenttäteorian puitteissa keinona selittää järjestelmän epävakautta, mutta ne ovat silti aiheuttaneet ongelmia erityisen suhteellisuusteorian teorialle.
Esimerkiksi, jos takyonit olisivat tavanomaisia, lokalisoitavia hiukkasia, joita voitaisiin käyttää lähettämään signaaleja nopeammin kuin valossa, tämä johtaisi syy-yhteyden rikkomiseen erityissuhteellisuudessa. Mutta kvanttikenttäteorian puitteissa takyonit ymmärretään merkitsevän järjestelmän epävakautta, ja niitä käsitellään käyttämällä takyonin tiivistymiseen tunnettua teoriaa, prosessia, joka yrittää ratkaista niiden olemassaolon selittämällä niitä paremmin ymmärrettävien ilmiöiden, eikä todella valoa nopeammat hiukkaset. Takyonic-kentät ovat esiintyneet teoreettisesti monissa yhteyksissä, kuten bosonic string -teoriassa. Jousiteoria toteaa yleisesti, että se, mitä näemme "hiukkasina" - elektroneina, fotoneina, gravitoneina ja niin edelleen - ovat tosiasiassa saman taustan merkkijonojen erilaiset värähtelytilat. Tässä yhteydessä takyoni näyttää joko epävakauden osoituksena D-brane-järjestelmässä tai itse avaruusajassa.
Huolimatta takyonipartikkeleiden olemassaoloa koskevista teoreettisista perusteista, on tehty kokeellisia hakuja oletuksen testaamiseksi niiden olemassaolon suhteen; Takyonihiukkasten olemassaolosta ei kuitenkaan ole löytynyt kokeellista näyttöä.
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita tachyonista Space Magazine -lehteen. Tässä on artikkeli alkuainehiukkasista ja tässä artikkeli Einsteinin suhteellisuusteoriasta.
Jos haluat lisätietoja takyonia, katso nämä artikkelit Science Worldistä. Voit myös selata foorumin keskustelua takyoneista.
Olemme myös nauhoittaneet koko jakson tähtitiede-näyttelijöistä, jotka käsittelevät erityisen suhteellisuusteorian teoriaa. Kuuntele täällä, jakso 9: Einsteinin teoria erityisestä suhteellisuudesta.
Lähteet:
http://en.wikipedia.org/wiki/Tachyon
http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light
http://scienceworld.wolfram.com/physics/Tachyon.html
http://en.wikipedia.org/wiki/D-brane
http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/warp.html
