Divulgación Taquiones

[Laron]

Holas, tengo una pregunta a ver si me la pueden aclarar, ya que la vez pasada estaba leyendo algo sobre los taquiones en internet, y decía que los taquiones viajan más rapido que la luz, no puedo poner link externo, pero así decia...
ahora he leido que nada viaja más rapido que la luz, entonces este artículo se equivoca?

[Entro]

Re: Taquiones

No, los taquiones son un concepto de partículas que viajan a mayor velocidad que c.

Pero no han sido detectados nunca, y ademas su presencia haría que nuestro universo no fuera muy estable.

La confusión viene de que la relatividad lo que dice es que c es la velocidad que no se puede superar por una partícula usual de las que nos rodean. Para los taquiones, en caso de existir que no existen, la velocidad de la luz sería la menor velocidad a la que podrían ir.

[Ulises7]

Re: Taquiones

No, los taquiones son un concepto de partículas que viajan a mayor velocidad que c.

Pero no han sido detectados nunca, y ademas su presencia haría que nuestro universo no fuera muy estable.

La confusión viene de que la relatividad lo que dice es que c es la velocidad que no se puede superar por una partícula usual de las que nos rodean. Para los taquiones, en caso de existir que no existen, la velocidad de la luz sería la menor velocidad a la que podrían ir.

¿y los taquiones tienes un límite de velocidad máxima?

[Entro]

Re: Taquiones

Relatividad especial ----> existe una velocidad que es independiente del observador inercial. Esta velocidad coincide con la velocidad de la luz en el vacío.

Además, como consecuencia de la teoría, ningún sistema material con masa en reposo no nula puede alcanzar dicha velocidad. Los sistemas con masa en reposo nula han de moverse en el vacío justamente a la velocidad de la luz.

Pero aparece otra posibilidad permitida por la teoría. Pueden existir, en principio y exclusivamente hablando dentro del marco de la relatividad especial, partículas cuya velocidad sea superior a la velocidad de la luz, y que de hecho dicha velocidad es una cota inferior, no pueden bajar de esa velocidad. Estas partículas se las suelen denominar taquiones.

Podemos hacer una breve discusión de las propiedades de estas hipotéticas partículas.

En principio recordando las expresiones de la energía y el momento relativistas para una partícula con masa m y velocidad v:

$E=\frac{mc^2}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^2}}$
$|p|=\frac{mv}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^2}}$

Estas cantidades son observables, por lo tanto se les exige que sean reales.

¿Qué pasa si v > c?

Pues para mantener E y |p| reales, m (masa en reposo) ha de ser una cantidad puramente imaginaria. Esto en principio no es un problema, porque estos objetos, al no poder ir a velocidades sublumínicas no tienen una masa en reposo observable.

La velocidad de un taquión está contenida entre c y el infinito.

Cosa curiosa es que para una velocidad infinita, la energía de los taquiones es nula. Pero su momento, si su masa es m=iw, |p|=wc. Es decir, no tienen energía, pero tienen un momento finito... ¿¿??

Por otro lado, la energía y el momento son funciones monotonas decrecientes de la velocidad v... por lo que un taquion acelera cuando pierde energía.

Pero pasa otra cosa bastante impresionante, si la energía de un taquion puede ser nula (a velocidad infinita), los taquiones podrían aparecer espontáneamente del vacío, ya que no necesitan consumo energético, basta con que tengan los momentos opuestos.

Hay otra perspectiva para estudiar los taquiones proporcionadas por la teorías de campos. En teoría cuántica de campos interpretamos las partículas como excitaciones del mismo, los cuantos asociados. Dado un campo $\phi$ determinamos la masa de los cuantos del campo a partir de la segunda derivada del potencial asociado al mismo en el origen $V''(\phi)_{\phi=0}=m^2$.

Otro punto importante es el concerniente a la causalidad. En principio, si pudieramos emplear taquiones para emitir mensajes, dado que su velocidad es supralumínica pudieramos tener el caso de recibir la contestación a nuestro mensaje antes de emitirlo. Lo cual supone una violación de la causalidad.

Imaginemos que encontramos un campo tal que:

$V''(\phi)_{\phi=0}=-m^2$ lo que implica que su masa es imaginaria y por tanto tenemos taquiones en juego.

El problema surge al encontrar que en el origen tenemos un máximo del potencial en el vacío del campo $\phi=0$. Esto implica que la teoría es inestable, cualquier perturbación hará que el campo decaiga a energías menores de manera incontrolada produciendo partículas no taquionicas. Como no vemos estas cascadas de partículas espontáneas podemos concluir que no tenemos taquiones en la naturaleza.

Existe un problema en teoría de cuerdas (en sus versiones modernas involucran objetos de mayores dimensiones como las branas) ya que se suelen presentar campos taquionicos. Hay todo un campo de estudio que se conoce como condensación taquionica que trata de explicar como la combinación de potenciales taquionicos (que vienen de la interrelación de branas y cuerdas abiertas o cerradas) puede hacer que el potencial efectivo del campo taquionico adquiera mínimos. Esto implica que el campo, inestable en su máximo, donde su masa es imaginaria, decae de forma finita y llega a un mínimo estable y la teoría se estabiliza. Este tema se estudia dentro del formalismo de la teoría de campos de cuerdas (una mala traducción de string field theory).

[Laron]

Re: Taquiones

Mmm ya, Gracias