Táquion

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) . Embora não seja possível acelerar uma partícula com massa até que ela atinja a velocidade da luz segundo a Teoria da Relatividade Especial, 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, Vijay Deshpande e Gerald Feinberg (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. 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.

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. . 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.

Observação de um Táquion

Visualização de um táquion. Como o objeto se move mais rápido do que a luz, não é possível vê-lo se aproximando. Apenas após ele passar pela região próxima, poderíamos visualizar duas imagens, aparecendo e desaparecendo em direções opostas. A linha preta é a onda de choque da radiação Cherenkov.

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 do mesmo, aparecendo e que partem em direções opostas (imagem). Na figura acima, 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

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 declararou 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. 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.