Táquion

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Um táquion ou taquião (do grego ταχυόνιον, takhyónion, de ταχύς, takhýs, i.e. "rápido", "veloz") é uma partícula hipotética cuja velocidade excede a velocidade da luz (v > c) [1] . Embora não seja possível acelerar uma partícula com massa até que ela atinja a velocidade da luz segundo a Teoria da Relatividade Especial[2] [3] , a mesma não impede a existência de partículas com velocidade superior à da luz em seu estado natural.

A primeira descrição dos táquions é atribuída ao físico alemão Arnold Sommerfeld; no entanto foram George Sudarshan, Olexa-Myron Bilaniuk[4] [5] , Vijay Deshpande[5] e Gerald Feinberg[6] (que originalmente cunhou o termo da década de 1960) os primeiros a avançar nos estudos de suas bases teóricas. Campos taquiônicos aparecem em vários contextos, tal como a Teoria das Cordas. Em termos da Relatividade Especial, um táquion é uma partícula com quadrimomento e tempo próprio imaginário.

Se táquions fossem convencionais, seriam partículas localizáveis (detectáveis) que poderiam ser usadas para enviar sinais mais rápidos do que a luz (FTL, do inglês faster than light), isso levaria a uma violação da Causalidade em Relatividade Especial. Mas, no âmbito da Teoria Quântica de Campos, táquions são entendidos como significando uma instabilidade do sistema e tratados como condensação de táquions, ao invés de partículas reais mais rápidas que a luz, e instabilidades, como são descritas por campos taquiônicos. Campos taquiônicos apareceram teoricamente em uma variedade de contextos, como a teoria das cordas bosônicas. De acordo com o contemporâneo e amplamente aceito na compreensão do conceito de uma partícula, as partículas táquion são demasiado instáveis para serem tratadas como existentes.[7] Por essa teoria, a transmissão de informações mais rápido que a luz e a violação de causalidade com táquions são impossíveis.

Apesar dos argumentos teóricos contra a existência de partículas táquion, pesquisas experimentais têm sido conduzidas para testar a hipótese contra a sua existência, porém, nenhuma evidência experimental a favor ou contra a existência de partículas táquion foi encontrada.[8]

Se os taquiões existissem e fosse possível usá-los para transmitir informação, então eles poderiam ser usados para transmitir informação para trás no tempo, um tipo de viagem no tempo da informação. Este resultado é conhecido como Paradoxo de Tolman. [9] . No entanto, aplicando resultados da mecânica quântica, é possível mostrar que se os taquiões existem, então uma das duas hipóteses necessariamente deve ser válida: ou eles estão localizados, mas neste caso a informação transmitida por eles viaja com v < c, ou eles carregam informações com v > c, mas neste caso eles não estão localizados; em ambas hipóteses, taquiões não servem para carregar informações com v > c[1] .

Observação de um Táquion[editar | editar código-fonte]

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Se um táquion sempre se move mais rápido do que a luz, não é possível vê-lo aproximar-se. Após ter passado perto, ver-se-iam duas imagens suas, aparecendo e partindo em sentidos opostos. A linha preta é a onda de choque de radiação Cherenkov, mostrada apenas num instante do tempo. Esse duplo efeito de imagem é mais importante para um observador situado no caminho de um objeto superluminal (neste exemplo uma esfera, mostrada em cinza). O objeto azulado à direita é a imagem formada pela luz azul doppler-deslocada que chega ao observador — localizado no vértice das -linhas pretas Cherenkov — a partir da esfera que se aproxima. O objeto avermelhado à esquerda é formado a partir da luz vermelha doppler-deslocada que sai da esfera que passa após o observador. Já que o objeto chega antes da luz, o observador nada vê até que a esfera comece a transmitir ao observador, após o qual a imagem-como-vista-pelo-observador divide-se em duas — uma, a partir da esfera que chega (à direita) e outra a partir da esfera que parte (à esquerda).

Dado que um táquion se move mais rápido que a velocidade da luz, não podemos vê-lo se aproximando. Depois de um táquion ter passado, seríamos capazes de ver duas imagens, aparecendo e que partem em direções opostas (imagem). Na figura à direita, a linha preta é a onda de choque da radiação de Cherenkov, aparece apenas em um momento do tempo. Este efeito dupla imagem é mais importante para um observador situado no caminho de um objeto FTL (neste exemplo uma esfera, mostrada em cinza). No sentido da direita a forma azulada é a imagem formada pela luz azul com deslocamento Doppler que chega ao observador que está localizado no vértice das linhas negras de Cherenkov da esfera FTL a medida que se aproxima. No sentido esquerdo a imagem avermelhada é formada a partir da luz com desvio para o vermelho que sai da esfera depois que ela passa pelo observador. Como o objeto chega antes que o observador não vê qualquer luz até a esfera começar a passar o observador, após o qual a imagem como vista pelo observador divide-se em duas: uma a esfera de chegada (à direita) e outra a esfera partindo (à esquerda).

Evidências Experimentais[editar | editar código-fonte]

Apesar dos argumentos teóricos contra a existência dos táquions, algumas pesquisas experimentais têm sido realizados para testar esta hipótese, sem sucesso comprovado até o momento.

Em setembro de 2011, no entanto, um grupo de cientistas envolvidos com o experimento OPERA declarou que medições de velocidade sobre feixes de neutrinos enviados entre o laboratório do CERN na Suiça e o laboratório INFN, em Gran Sasso, na Itália, parecem exceder, em 20 partes por milhão, a velocidade da luz, o limite teórico estabelecido pela Teoria da Relatividade.[10] . Por precaução, os cientistas do CERN-OPERA abstiveram-se até agora de tirar conclusões definitivas a respeito da suposta anomalia detectada pelo experimento, solicitando que outros grupos de cientistas verifiquem independentemente os resultados obtidos.

Entretanto em março de 2012 os cientistas do mesmo experimento reportaram dois defeitos na configuração dos equipamentos – um cabo de fibra ótica mal encaixado e um relógio oscilatório rápido demais – que causaram o erro do cálculo da velocidade.[11]

Referências

  1. a b Tachyons, por Scott I. Chase, site do Departamento de Matemática da University of California, Riverside
  2. Johri, V.B.. (1980). "On the existence of tachyons in a bradyon-dominated universe". International Journal of Mathematics and Mathematical Sciences 8: 389. DOI:10.1155/S0161171285000400.
  3. Bisht, P.S.; Negi, O.P.S. (2008). "Supersymmetric Partners In T4 Space". arΧiv:hep-th/0607213arΧiv:hep-th/0607213 [hep-th]. 
  4. Bilaniuk; George Sudarshan. (Maio 1969). "Particles beyond the Light Barrier". Physics Today.
  5. a b Bilaniuk; Deshpande, George Sudarshan. (1962). "Meta Relativity". American Journal of Physics: 718ff.
  6. Feinberg, Gerald (1967). "Possibility of Faster-Than-Light Particles". Physical Review 159: 1089-1105.
  7. Peskin, Michael E.; and Schroeder, Daniel V. (1995) An Introduction to Quantum Field Theory, Perseus books publishing.
  8. "Feinberg, Gerald (1997). "Tachyon" article in Encyclopedia Americana, Grolier Incorporated, vol. 26, p. 210.
  9. G. A. Benford, D. L. Book, and W. A. Newcomb; The Tachyonic Antitelephone; Phys. Rev. D 2, 263–265
  10. Neutrinos podem ter viajado mais rápido do que a luz (23 de Setembro de 2011).
  11. Strassler, M.. "OPERA: What Went Wrong" (em inglês).