Physiker vermuten, dass Tachyonen mit der speziellen Relativitätstheorie vereinbar sein könnten

Tachyonen sind hypothetische Teilchen, die sich mit Geschwindigkeiten bewegen, die größer als die Lichtgeschwindigkeit sind. Diese überlichtschnellen Teilchen sind das „Sorgenkind“ der modernen Physik. Bis vor Kurzem galten sie allgemein als Einheiten, die nicht in die spezielle Relativitätstheorie passten.

Allerdings ist es nur Papier veröffentlicht In Körperliche Untersuchung d Studien von Physikern der Universität Warschau und der Universität Oxford haben gezeigt, dass viele dieser Vorurteile unbegründet sind. Die Theorie schließt nicht nur die Existenz von Tachyonen aus, sie ermöglicht uns auch, ihre kausale Struktur besser zu verstehen.

Bewegung mit Geschwindigkeiten über Lichtgeschwindigkeit ist eines der umstrittensten Themen der Physik. Hypothetische Teilchen, die sich mit Geschwindigkeiten über Lichtgeschwindigkeit bewegen können, sogenannte Tachyonen (von griechisch tachýs – schnell, schnell), sind das „gruselige Kind“ der modernen Physik. Bis vor Kurzem galten sie weithin als Schöpfungen, die nicht in die spezielle Relativitätstheorie passten.

Bisher war bekannt, dass es mindestens drei Gründe gibt, warum Tachyonen in der Quantentheorie nicht existieren. Der erste Grund: Der Grundzustand des Tachyonenfeldes sollte instabil sein, was bedeutete, dass solche überlichtschnellen Teilchen „Lawinen“ bilden würden. Grund 2: Eine Änderung des Trägheitsbeobachters sollte zu einer Änderung der Anzahl der in seinem Referenzsystem beobachteten Teilchen führen, doch die Anwesenheit von beispielsweise sieben Teilchen konnte nicht davon abhängen, wer sie betrachtete. Der dritte Grund: Die Energie überlichtschneller Teilchen kann negative Werte annehmen.

In der Zwischenzeit hat eine Gruppe von Autoren darauf hingewiesen: Jerzy Baczos, der sein Doktoratsstudium an der Universität Stockholm fortsetzt, Kasper Debski, der sein Doktoratsstudium an der Fakultät für Physik abschließt, und Simon Cedroski, ein Student im letzten Jahr in Physik (Studium auf Englisch) und vier weitere erfahrene Forscher: Simon Szarzyński, Krzysztof Torzyński und Andrzej Dragan (alle von der Fakultät für Physik der Universität Warschau) und Artur Eckert von der Universität Oxford, schlugen vor, dass die Schwierigkeiten, mit denen er konfrontiert ist Tachyonen hatten bisher eine gemeinsame Ursache. Es zeigt sich, dass zu den „Randbedingungen“, die den Ablauf physikalischer Prozesse bestimmen, nicht nur der Anfangszustand, sondern auch der Endzustand des Systems gehört.

Vergangenheit und Zukunft vermischen

Vereinfacht ausgedrückt: Um die Wahrscheinlichkeit eines Quantenprozesses mit Tachyonen zu berechnen, muss man nicht nur seinen vergangenen Anfangszustand, sondern auch seinen zukünftigen Endzustand kennen. Sobald diese Tatsache in die Theorie einbezogen wurde, verschwanden alle oben genannten Schwierigkeiten vollständig und die Theorie der Tachyonen wurde mathematisch konsistent.

„Es ist ein bisschen wie Online-Werbung – ein einfacher Trick, der Ihre Probleme lösen kann“, sagt Andrej Dragan, die Hauptinspiration für das gesamte Forschungsprojekt.

„Die Idee, dass die Zukunft die Gegenwart beeinflussen kann und nicht die Gegenwart die Zukunft bestimmt, ist in der Physik nicht neu. Bisher war diese Sichtweise jedoch bestenfalls eine unkonventionelle Erklärung für einige Quantenphänomene, und dieses Mal sind wir dazu gezwungen Zu dieser Schlussfolgerung kommt die Theorie.“ „Um Platz für Tachyonen zu schaffen, mussten wir den Zustandsraum erweitern“, schließt Dragan.

Die Autoren erwarten auch, dass die Erweiterung der Randbedingungen eigene Konsequenzen haben wird: In der Theorie wird eine neue Art der Quantenverschränkung auftauchen, die Vergangenheit und Zukunft vermischt, die es in der klassischen Teilchentheorie nicht gibt. Die Forschung wirft auch die Frage auf, ob es sich bei den so beschriebenen Tachyonen um reine „mathematische Wahrscheinlichkeit“ handelt oder ob es wahrscheinlich ist, dass solche Teilchen eines Tages beobachtet werden.

Laut den Autoren sind Tachyonen nicht nur eine Möglichkeit, sondern vielmehr ein unverzichtbarer Bestandteil des spontanen Bruchprozesses, der für die Bildung von Materie verantwortlich ist. Diese Hypothese bedeutet, dass Higgs-Felderregungen, bevor sie spontan die Symmetrie brechen, sich im Vakuum mit Geschwindigkeiten ausbreiten können, die die Lichtgeschwindigkeit überschreiten.