Seit Einstein seine Relativitätstheorie enthüllt hat, gilt die Lichtgeschwindigkeit als physikalische Konstante des Universums, die Raum und Zeit miteinander verbindet. Kurz gesagt, es war die Geschwindigkeit, mit der Licht und alle anderen Formen elektromagnetischer Strahlung unabhängig von der Bewegung der Quelle oder dem Trägheitsreferenzrahmen des Beobachters jederzeit im leeren Raum wandern. Aber nehmen wir für eine Sekunde an, dass es ein Teilchen gab, das sich diesem Gesetz widersetzte, das im Rahmen eines relativistischen Universums existieren könnte, aber gleichzeitig den Grundlagen trotzt, auf denen es aufgebaut ist? Klingt unmöglich, aber die Existenz eines solchen Teilchens kann unter Quantengesichtspunkten durchaus notwendig sein, um Schlüsselprobleme zu lösen, die in dieser chaotischen Theorie auftreten. Es ist als Tachyon-Teilchen bekannt, ein hypothetisches subatomares Teilchen, das sich schneller als Licht bewegen kann und eine Reihe faszinierender Probleme und Möglichkeiten für das Gebiet der Physik aufwirft.
In der Sprache der speziellen Relativitätstheorie wäre ein Tachyon ein Teilchen mit raumähnlichem Vierimpuls und imaginärer Eigenzeit. Ihre Existenz wurde zunächst dem deutschen Physiker Arnold Sommerfeld zugeschrieben; Obwohl es Gerald Feinberg war, der den Begriff in den 1960er Jahren zum ersten Mal prägte, und mehrere andere Wissenschaftler dazu beitrugen, den theoretischen Rahmen, in dem Tachyonen existieren, voranzutreiben. Sie wurden ursprünglich im Rahmen der Quantenfeldtheorie vorgeschlagen, um die Instabilität des Systems zu erklären, haben aber dennoch Probleme für die Theorie der speziellen Relativitätstheorie aufgeworfen.
Wenn Tachyonen beispielsweise konventionelle, lokalisierbare Partikel wären, mit denen Signale schneller als Licht gesendet werden könnten, würde dies zu Verstößen gegen die Kausalität in der speziellen Relativitätstheorie führen. Im Rahmen der Quantenfeldtheorie werden Tachyonen jedoch als Zeichen einer Instabilität des Systems verstanden und mit einer Theorie behandelt, die als Tachyonenkondensation bekannt ist. Dieser Prozess versucht, ihre Existenz aufzulösen, indem er sie anhand besser verstandener Phänomene erklärt, anstatt als echte Partikel, die schneller als Licht sind. Tachyonische Felder sind theoretisch in einer Vielzahl von Kontexten aufgetreten, beispielsweise in der Bosonischen Stringtheorie. Im Allgemeinen besagt die Stringtheorie, dass das, was wir als „Teilchen“ betrachten - Elektronen, Photonen, Gravitonen usw. - tatsächlich unterschiedliche Schwingungszustände derselben zugrunde liegenden Saite sind. In diesem Rahmen würde ein Tachyon entweder als Hinweis auf eine Instabilität im D-Brane-System oder innerhalb der Raumzeit selbst erscheinen.
Trotz der theoretischen Argumente gegen die Existenz von Tachyonpartikeln wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um die Annahme gegen ihre Existenz zu testen. Es wurden jedoch keine experimentellen Beweise für die Existenz von Tachyonpartikeln gefunden.
Wir haben viele Artikel über Tachyon für das Space Magazine geschrieben. Hier ist ein Artikel über Elementarteilchen und hier ist ein Artikel über Einsteins Relativitätstheorie.
Wenn Sie weitere Informationen zu Tachyon wünschen, lesen Sie diese Artikel aus Science World. Vielleicht möchten Sie auch eine Forumsdiskussion über Tachyonen durchsuchen.
Wir haben auch eine ganze Episode von Astronomy Cast aufgenommen, die sich mit der Theorie der speziellen Relativitätstheorie befasst. Hören Sie hier, Episode 9: Einsteins Theorie der speziellen Relativitätstheorie.
Quellen:
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
