Znajdź zawartość

Tachiony to hipotetyczne cząstki, poruszające się szybciej niż światło. Jeszcze do niedawna uważano, że ich istnienie nie mieści się w ramach szczególnej teorii względności. Jednak praca, opublikowana przez fizyków z Uniwersytetu Warszawskiego i University of Oxford dowodzi, że nie jest to opinia prawdziwa. Tachiony nie tylko nie są wykluczone przez szczególną teorię względności, ale pozwalają ją lepiej zrozumieć, dowodzą profesorowie Artur Ekert, Andrzej Dragan, doktorzy Szymon Charzyński i Krzysztof Turzyński oraz Jerzy Paczos, Kacper Dębski i Szymon Cedrowski. Istniały trzy powody, dla których tachiony nie pasowały do teorii kwantowej. Po pierwsze, stan podstawowy pola tachionowego miał być niestabilny, a to oznaczało, że te poruszające się szybciej niż światło cząstki tworzyłyby się same z siebie. Po drugie, zmiana obserwatora miałaby prowadzić do zmiany liczby cząstek. Po trzecie, ich energia miałaby przyjmować wartości ujemne. Z pracy opublikowanej na łamach Physical Review D dowiadujemy się, że problemy z tachionami miały wspólną przyczyną. Okazało się bowiem, że aby obliczyć prawdopodobieństwo procesu kwantowego, w którym udział biorą tachiony, trzeba znać zarówno jego przeszły stan początkowy, jak i końcowy. Gdy naukowcy uwzględnili to w teorii, znikają problemy związane z tachionami, a sama teoria okazała się matematycznie spójna. Idea, że przyszłość może mieć wpływ na teraźniejszość zamiast teraźniejszości determinującej przyszłość nie jest w fizyce nowa. Jednak dotąd tego typu spojrzenie było co najwyżej nieortodoksyjną interpretacją niektórych zjawisk kwantowych, a tym razem do takiego wniosku zmusiła nas sama teoria. Żeby „zrobić miejsce” dla tachionów musieliśmy rozszerzyć przestrzeń stanów, mówi profesor Dragan. Autorzy badań zauważają, że w wyniku rozszerzenia przez nich warunków brzegowych, pojawia się nowy rodzaj splątania kwantowego, w którym przeszłość miesza się z przeszłością. Ich zdaniem, tachiony to nie tylko możliwy, ale koniczny składnik procesu spontanicznego łamania symetrii odpowiedzialnego za powstanie materii. To zaś może oznaczać, że zanim symetria zostanie złamana, wzbudzenie pola Higgsa może przemieszczać się z prędkościami większymi od prędkości światła. « powrót do artykułu

Od czasów Alberta Einsteina wiemy, że żaden obiekt nie może poruszać się szybciej od prędkości światła. Te ok. 300 tysięcy km/s to granica, poza którą nigdy nie będziemy w stanie szybciej się poruszać. Jednak Erik Lentz z Uniwersytetu w Gottingen zaproponował metodę na obejście tego ograniczenia. Problem w tym, że wymaga ona wykorzystania olbrzymich ilości energii. Lentz mówi, że za pomocą konwencjonalnych źródeł energii można by zorganizować czasoprzestrzeń w formę solitonu, czyli samopodtrzymującej się odosobnionej fali. Soliton działałby jak „bąbel warp”, ściskając przestrzeń przed pojazdem i rozszerzając ją za nim. Jako, że czasoprzestrzeń można zaginać, ściskać i rozszerzać, takie rozwiązanie pozwoliłoby na podróże powyżej prędkości światła bez łamania praw fizyki. Pomysł na stworzenie „bąbla warp” nie jest nowy. W 1994 roku został on zaproponowany przez Miguela Alcubierre'a. Jednak do czasu badań Lentz'a sądzono, że jedynym sposobem na uzyskanie napędu warp jest pozyskanie olbrzymich ilości ujemnej energii. Być może pochodzącej z jakiejś egzotycznej materii lub z ciemnej energii. Lentz chciał obejść ten problem i skonstruował teoretyczne struktury czasoprzestrzeni wynikające z nowych rozwiązań ogólnej teorii względności, solitonów energii dodatniej. Mimo że obliczenia Lentza wydają się być w zgodzie z ogólną teorią Einsteina i eliminują konieczność wytworzenia ujemnej energii, to zbudowanie tego typu napędu raczej nigdy nie będzie możliwe. Jak bowiem wylicza Lenz, do nadania pojazdowi o średnicy 100 metrów prędkości wyższej niż prędkość światła, konieczne byłoby zamienienie na energię masy setki razy większej niż masa Jowisza. Uczony dodaje, że do praktycznego zrealizowania jego pomysłu konieczne byłoby zredukowanie zapotrzebowania na energię o 30 rzędów wielkości. Obecnie Lenz sprawdza, czy uda się zredukować ilość potrzebnej energii do praktycznych poziomów. Alcubierre, który pochwalił pracę Lentza, nazywając ją „znaczącym krokiem naprzód”, przypomina, że przed napędami warp stoi wiele problemów. Jednym z nich tzw. problem horyzontu. Bąbel warp, przemieszczający się szybciej od światła, nie może zostać stworzony z wewnątrz bąbla, gdyż wiodąca krawędź bąbla będzie poza zasięgiem pojazdu znajdującego się w jego wnętrzu. Problem w tym, że potrzebujesz energii do zdeformowania całej przestrzeni od statku po krawędzie bąbla. A statek nie może jej tam dostarczyć, wyjaśnia. Lentz sądzi, że w nieokreślonej przyszłości możliwe będzie skonstruowanie napędu warp. Moja praca przesuwa problem podróży z prędkością większą od światła o jeden krok naprzód, w kierunku od teoretycznych rozważań do rozwiązań inżynieryjnych. Z pracą Lentza można zapoznać się na łamach Classical and Quantum Gravity. « powrót do artykułu