A teoria das cordas e tachyons

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Um problema maior do que partículas sem massa para a teoria das cordas na década de 1970 foi o tachyon, uma partícula prevista pela teoria das cordas bosônico que viaja mais rápido que a velocidade da luz. Sob a teoria das cordas bosônico consistente, as fórmulas matemáticas exigiu que existem tachyons, mas a presença de tachyons em uma teoria representa uma instabilidade fundamental na teoria.

Soluções que contêm tachyons sempre decair em outra, solução de energia menor - possivelmente em um ciclo interminável. Por esta razão, os físicos não acreditam que tachyons realmente existe, mesmo que uma teoria, inicialmente, parece que contém tais partículas.

Estritamente falando, a teoria da relatividade de Einstein não uma proibição absoluta de um objeto de viajar mais rápido que a velocidade da luz. O que ele diz é que isso exigiria uma quantidade infinita de energia para que um objeto acelerar à velocidade da luz.

Portanto, em certo sentido, o tachyon ainda seria consistente com a relatividade, porque seria sempre estar se movendo mais rápido do que a velocidade da luz (e não iria nunca tem que acelerar para que a velocidade).

Matematicamente, ao calcular massa e energia usando a relatividade de um tachyon, seria conter números imaginários. (A número imaginário é a raiz quadrada de um número negativo).

Este foi exatamente como equações teoria de cordas previu o tachyon: Eles foram consistentes somente se partículas com massa imaginária existiu. Mas o que é massa imaginária? O que é uma energia imaginária? Estes impossibilidades físicas dão origem aos problemas com tachyons.

A presença de tachyons não é de forma única para a teoria das cordas bosônico. Por exemplo, o modelo padrão contém um certo vácuo no qual o Higgs é, na verdade, um tipo de taquiônica bem. Neste caso, a teoria não é inconsistent- apenas significa que a solução que foi aplicada não era uma solução estável.

É como tentar colocar uma bola no topo de uma colina - qualquer movimento ligeiro fará com que a bola rolar em um vale próximo. De modo semelhante, esta solução taquiônica decai para uma solução estável sem os tachyons.

Infelizmente, no caso da teoria das cordas bosônico, não havia nenhuma maneira clara para descobrir o que aconteceu durante o decaimento, ou mesmo se a solução acabou em uma solução estável depois de decair em um estado de energia mais baixo.

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Com todos esses problemas, os físicos não ver estas tachyons como partículas reais que existem, mas sim como artefatos matemáticos que caem da teoria como um sinal de certos tipos de instabilidades inerentes. Qualquer solução que contém tachyons rapidamente decai devido a estas instabilidades.

Alguns físicos (e autores de ficção científica) têm explorado noções de como tratar tachyons como partículas reais. Mas, por enquanto, só sei que tachyons foram uma das coisas que fez físicos decidir, na época, que a teoria das cordas bosônico foi um fracasso.