Táquion Wikipédia, a enciclopédia livre

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Táquion
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Um táquion (português brasileiro) ou taquião (português europeu) (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 ou
ultrapasse a velocidade da luz, segundo a Teoria da Relatividade Especial,[2][3] esta 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 avançarem nos estudos de
suas bases teóricas. A teoria dos táquions foi em seguida desenvolvida nos anos 70 e 80 por
diversos físicos, sobretudo por Erasmo Recami.[7] Recentemente, o assunto voltou a despertar
interesse após os trabalhos de Hill e Cox[8] e de Vieira.[9] Campos taquiônicos aparecem em vários
contextos, tal como a Teoria das Cordas.
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). Pode-se
assim pensar que a existência de táquions implicaria uma violação da Causalidade em Relatividade
Especial, mas uma análise mais profunda mostra que este não é o caso.[7][9] (Veja também sobre o
Paradoxo de Tolman[10] mais abaixo). Além disso, 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.[11] Por essa teoria, a transmissão de informações mais rápida 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.[12]
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.[10] 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 são localizados; em ambas hipóteses, taquions não servem para carregar
informações com v > c.[1]
Observação de um táquion
https://pt.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia:P%C3%A1gina_principal
https://pt.wikipedia.org/wiki/Portugu%C3%AAs_brasileiro
https://pt.wikipedia.org/wiki/Portugu%C3%AAs_europeu
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADngua_grega
https://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_da_luz
https://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_da_luz
https://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_restrita
https://pt.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADculas
https://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Luz
https://pt.wikipedia.org/wiki/Arnold_Sommerfeld
https://pt.wikipedia.org/wiki/George_Sudarshan
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Olexa-Myron_Bilaniuk&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Vijay_Deshpande&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Gerald_Feinberg&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_das_cordas
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mais_r%C3%A1pido_que_a_luz
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADngua_inglesa
https://pt.wikipedia.org/wiki/Causalidade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_restrita
https://pt.wikipedia.org/wiki/Paradoxo_de_Tolman
https://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_qu%C3%A2ntica_de_campos
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Condensa%C3%A7%C3%A3o_de_t%C3%A1quions&action=edit&redlink=1
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https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Condensa%C3%A7%C3%A3o_de_t%C3%A1quions&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_das_cordas_bos%C3%B4nicas
https://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_cient%C3%ADfico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Viagem_no_tempo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Paradoxo_de_Tolman
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Efeitos da passagem de um taquion sob
o ponto de vista de um observador. Para
o observador, no momento em que se
detecta o taquion, há uma aparente
impressão de que este se aproxima e se
afasta ao mesmo tempo do ponto de
observação
Dado que um táquion se move mais rápido que a
velocidade da luz, não podemos vê-lo se aproximando,
apenas os efeitos de sua passagem no ponto de observação
poderão ser percebidos.
Em tese, após a passagem de um taquion, se observaria a
partícula se deslocando aparentemente ao mesmo tempo,
em duas direções opostas, provocando uma onda de
choque radiativa ao passar por um meio isolante,
resultando no efeito de radiação eletromagnética previsto
por Cherenkov.
Devido a partícula se mover mais rápido que a luz, para o
observador restará a impressão de que a particula subitamente apareceu, mostrando sua chegada e
sua partida ao mesmo tempo. A ilustração ao lado demonstra esse efeito, onde em um determinado
período T a partícula é detectada, gerando duas imagens opostas onde a esfera elíptica com desvio
para o azul representa a imagem do taquion se aproximando, e a esfera em deformação com desvio
para o vermelho representa o taquion se afastando.
Desde sua proposição nos anos 1960, os experimentos conduzidos com o fim de detectar partículas
de táquion foram infrutíferos ou com resultados possivelmente positivos mas que não puderam ser
reproduzidos, como o obtido no experimento de ROGER W. CLAY & PHILIP C. CROUCH em 1974,
no departamento de física da University of Adelaide (Austrália).[13]
Na relatividade especial, uma partícula mais rápida que a luz teria um momentum espacial
quaternário, em contraste com as partículas "normais" que tem momentum temporal quaternário.
Apesar de que em algumas teorias a massa dos táquions é levada como imaginária, em algumas
formulações modernas a massa é considerada real,[14][15][16] as fórmulas para o momentum e
energia foram redefinidas para isso. Além disso, visto que táquions estão restringidos para a
porção espacial da gráfico energia-momentum, este não poderia desacelerar para velocidades
subluminares.[17]
Principais artigos: Mass § Tachyonic particles and imaginary (complex) mass,
and Tachyonic field
Na teoria invariante de Lorentz, as mesmas fórmulas aplicadas para partículas ordinárias mais
lentas que a velocidade da luz (as vezes chamados de "bradions" em discussões de táquions) devem
ser aplicadas para táquions. Em particular a relação energia-momentum:
E2 = (pc)2 + (mc2)2
(onde p é o momentum relativista do brandion e m é sua massa restante) deveria ainda aplicar-se
com a fórmula da energia total de uma partícula:
Evidências experimentais
Táquions na Teoria Relativista
Massa
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Tachyon04s.gif
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Cherenkov
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=ROGER_W._CLAY&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=PHILIP_C._CROUCH&action=edit&redlink=1https://pt.wikipedia.org/wiki/Universidade_de_Adelaide
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mass#Tachyonic_particles_and_imaginary_.28complex.29_mass
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Tachyonic_field&action=edit&redlink=1
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E = mc2 . (√1 - v2/c2)-1.
Esta equação mostra que a energia total de uma partícula (brandion ou táquion) contém uma
contribuição de sua massa restante e uma contribuição de seu movimento, a energia cinética.
Quando v é maior que c, o denominador na equação para a energia é "imaginário", como o valor
abaixo do radical é negativo. Pois a energia total deve ser real, o numerador deve também ser
imaginário; i.e. a massa restante m deve ser imaginária, como um puro número imaginário
dividido por outro puro número imaginário resulta em um número real.
Note que em algumas formulações modernas da teoria, a massa dos táquions é reconhecida como
real.[14][15][16]
Um efeito curioso é que, diferente de partículas ordinárias, a velocidade de um táquion aumenta
enquanto sua energia decresce. Em particular, E aproxima-se de zero quando v aproxima-se do
infinito. (Para simples matéria brandiônica, E aumenta com sua velocidade, tornando-se
arbitrariamente larga enquanto v aproxima-se de c, a velocidade da luz). Portanto, assim como
bradions são proibidos de quebrar a barreira da velocidade da luz, táquions não podem desacelerar
para velocidades abaixo de c, pois energia infinita é requerida para alcançar a barreira tanto abaixo
quanto acima.
Como notado por Einstein, Tolman, e outros, a Teoria da Relatividade Especial implica que
partículas mais rápidas que a luz, se existissem, poderiam ser utilizadas para uma comunicação
temporária para o passado.[18]
Em 1985, Chodos propôs que neutrinos podem ter uma natureza[19] taquiônica. A possibilidade de
partículas de modelo padrão movendo-se a velocidades mais rápidas que a da luz podem ser
simuladas usando os termos de violação invariantes de Lorentz, como exemplo na Extensão do
Modelo Padrão. Neste modelo, neutrinos experimentam oscilações violantes de Lorentz e podem
viajar mais rapidamente do que a luz a altas energias. Tal proposta foi severamente criticada.[20]
Um táquion com alguma carga elétrica perderia energia como a radiação Cherenkov[21] - assim
como partículas ordinárias carregadas fazem quando estas ultrapassam a velocidade da luz local
em média. Um táquion carregado viajando no vácuo portanto suporta uma aguda aceleração
temporal constante e, por necessidade, sua linha do universo forma uma hipérbole na espaço-
tempo. Contudo reduzindo a energia de um táquion aumenta sua velocidade, de forma que a única
hipérbole formada é de dois táquions cargados opostos com momentos opostos (mesma
magnitude, sinais opostos) os quais aniquilam-se quando ambos simultaneamente atingem
velocidade infinita no mesmo lugar do espaço. (Em velocidade infinita, ambos táquions não tem
energia e momentum finitos de direções opostas, então nenhuma lei de conservação é violada em
sua aniquilação mútua. O tempo da aniquilação é dependente da ordem.)
Até um táquions eletricamente neutro seria esperado que perdesse energia via radiação Cherenkov
gravitacional, pois tal tem uma massa gravitacional, e portanto aumenta sua velocidade enquanto
viaja, como descrito acima. Se o táquion interfere com qualquer outra partícula, esta também pode
Velocidade
Neutrinos
Radiação de Cherenkov
https://pt.wikipedia.org/wiki/Neutrino
https://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_padr%C3%A3o_estendido
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Cherenkov
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irradiar energia Cherenkov nestas partículas. Neutrinos interagem com as outras partículas do
Modelo Padrão, e Andrew Cohen e Sheldon Glashow recentemente usaram isto para
argumentarem que a anomalia de um neutrino mais veloz que a luz não pode ser explicado fazendo
neutrinos propagar-se mais rapidamente que a luz, e sim devem ter sido um erro do
experimento.[22]
Causalidade é um fundamental princípio da física. Se táquions podem transmitir informações mais
rápido que a luz, então de acordo com a relatividade eles violam a causalidade, conduzindo à
paradoxos lógicos de tipo "mate seu avô". Este é frequentemente ilustrado com experimentos
mentais como o "paradoxo do telefone táquion" ou "logicamente noviço inibidor".[23]
O problema pode ser entendido em termos da relatividade da simultaneidade na Teoria da
Relatividade Geral, a qual cita que diferentes ordem referentes à inércia irão discordar no caso de
dois eventos em localizações diferentes ocorrerem "ao mesmo tempo" ou não, e eles podem
também discordar da ordem dos dois eventos (tecnicamente, tais discordâncias ocorrem quando o
intervalo do espaço-tempo entre os eventos é "espacial", significando que nenhum dos eventos jaze
no cone de luz futurista do outro.)
Se um dos dois eventos representa o envio do sinal de uma localização e o segundo evento
representa a recepção do mesmo sinal em outra localização, então enquanto o sinal movimenta-se
na velocidade da luz ou mais lentamente, a matemática da simultaneidade afirma que todas as
ordem referenciais concordam que a transmissão-evento ocorreram antes da recepção-evento.
Contudo, no caso de um sinal hipotética movimentando-se mais rapidamente que a luz, ali haveria
sempre algumas ordens nas quais o sinal seria recebido antes de houver sido enviado, para que o
sinal pudesse ser dito ter movimentado-se para o passado no tempo.[24] Devido a um dos dois
fundamentos do postulados da relatividade especial dizer que as leis da física trabalhariam da
mesma maneira em qualquer ordem inércia, se é possível para sinais voltarem no tempo em
qualquer outra ordem, isto deve ser possível em qualquer ordem. O que significa que se um
observador A envia um sinal para um observador B que move-se mais rapidamente que a luz na
ordem de A mas volta no tempo para a ordem de B, e então B envia uma resposta que move-se
mais rápido que a luz na ordem de B, mas volta no tempo na ordem de A, isto poderia ocorrer de
tal modo que A receba a resposta antes de enviar o sinal original, desafiando causalidade em todas
as ordens e abrindo a porta para severos paradoxos lógicos.[25] Detalhes matemáticos podem ser
encontrados na artigo da Antitelefone Taquiônico, e uma ilustração de tal cenário usando
diagramas espaço temporais pode ser encontrada em Baker, R. (2003).[26]
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5. Bilaniuk; Deshpande, George Sudarshan (1962). «Meta Relativity». American Journal of
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Causalidade
Referências
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http://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/tachyons.html
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Scott_I._Chase&action=edit&redlink=1
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https://dx.doi.org/10.1155%2FS0161171285000400
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https://pt.wikipedia.org/wiki/George_Sudarshan
https://pt.wikipedia.org/wiki/George_Sudarshanhttps://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Gerald_Feinberg&action=edit&redlink=1
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Neutrino Propagation. [S.l.]: Phys. Rev. Lett
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