טכיון
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
בפיזיקה תיאורטית טכיון הוא חלקיק תיאורתי אשר נע במהירויות הגבוהות ממהירות האור c, מקור השם הוא במילה היונית "טקסיס" שפירושה הוא מהיר. הראשון אשר שציע את קיום חלקיקים אלו היה הפיזיקאי הגרמני ארלונד סאמרפאלד, אך השם טכיון הוטבע רק בשנות השישים של המאה העשרים.
טכיונים הופיע במסגרת מספר תאוריות כמו בתיאורית המיתרים. אולם עד לזמן זה אין הוכחה ניסויית או תיאורתית חד משמעית בדבר קיומם או אי קיומם של חלקיקים אלו.
תוכן עניינים |
[עריכה] תכונות בסיסיות
הטכיון כחלקיק שמהיר ממהירות האור צפוי לגלות מספר תכונות שיראו לנו משונות. וישנן שתי גישות שקולות לטיפול בקינמטיקה שלהם.
- הטכיונים מצייתים לאותו אינוריאנט לונץ אשר מקיימים חלקיקים האיטים ממהירות האור, "ברדיונים",
[1] ובנוסף תקוים משוואת האנרגיה הכוללת 
[2] אך ניתן לראות כי בעבור טכיון הביטוי הנ"ל של השורש הוא שלילי, מה שגורר שתוצאת החישוב היא מרוכבת או מספר מדומה טהור, על מנת לשמור על האנרגיה כגודל ממשי, יש צורך להגדיר את המסה של הטכיון כמספר מדומה טהור, כיוון שחלוקה של מספר מדומה טהור באחר היא מספר ממשי. - בניסוח אחר, אם נרצה לשמור על מסה גם כמספר ממשי, נשכתב את האינוריאנט של לורנץ
[1] והשינוי במשוואת האנרגיה הכללית 
[2] ובכך אנו נמנעים מלתת פרשנות למה המשמעות הפיזיקלית של מסה מדומה. ניתן בקלות לראות כי שתי הגישות שקולות לחלוטין מבחינה מתמטית, וגוררות את אותן תופעות פיזיקליות לתכונות של החלקיקים הללו.
[עריכה] תופעות
תופעה אחת היא כי לפי המשוואות ניתן לפרש כי הגדלת האנרגיה של טכיון למעשה תיגרור ירידה במהירות שלו בעוד שהקטנת אנרגיה תגביר את מהירותו לאינסוף. תופעה נוספת שעפ"י הנוסחה
ציר הזמן של טכיון הוא הפוך לציר הזמן שלנו, ולמעשה הזמן יראה כאילו הוא נע בכיוון ההפוך, כך שתוצאה תגרור סיבה.
תופעות של התבדרות בתאוריה פיזיקלית מעידות בדרך כלל על כך שהתאוריה אינה שלמה או שהצבנו במשוואותיה ערכים "לא פיזיקליים". במקרה זה v>c הינה ההצבה הלא פיזיקלית שכן נדרשת אנרגיה אינסופית על מנת לחצות את מהירות האור.
[עריכה] קוונטיזציה של טכיונים
כאשר מבצעים קוונטיזציה לטכיונים, התכונות אותן הן יגלו אם חלקיקים אלו קיימים:
- ספין: טכיונים יהיו חלקיקים חסרי ספין אשר מצייתים לסטטיסטיקת פרמי-דיראק משמע הם פרמיונים סקלרים, שילוב האסור לפרמיונים רגילים, והם נוצרים ומושמדים בזוגות.
- מטען חשמלי: שאלת קיום המטען החשמלי לטכיונים היא בעייתית מבחינת הטיפול של משוואות מקסוול, כיוון שאין איזו שהיא הצדקה מתמטית או פיזיקלית לכך שהם יהיו נטרליים או טעונים, טכיון טעון יאבד אנרגיה כתוצאה מפליטת קרינת צ'רנקוב בהיותו מהיר יותר מגל אלקטרומגנטי בכל טווח שהוא (בדומה לחלקיקים רגילים), כתוצאה מכך קו העולם של הטכיון במרחב-זמן יצור היפרבולה אך כיוון שהטכיון מאבד אנרגיה מהירותו כאמור חייבת לעלות, עד אינסוף, כך שלמעשה קו העולם מיוצג על ידי היפרבולה של שני טכיונים שווי תנע ומטען הפוך אשר משמידים אחד את השני כאשר מהירותם שואפת לאינסוף (כיוון שבאינסוף לחלקיקים אין אנרגיה ותנע סופי לא מופרים חוקי השימור). אפילו טכיון נייטרלי שהוא חלקיק בעל מסה יהיה חייב לפלוט קרינת צ'רנקוב כבידתית.
[עריכה] ניסיונות גילוי
בשנת 1973 נטען על ידי צמד חוקרים כי במטר של קרינה קוסמית הובחן חלקיק על-אורי, בעל מסה ממשית, טענה אשר לא אושרה או הוכחה עד היום. טענה זו גררה העלאת השערה כי חלקיקים יכולים להיות בעלי קו זמן עצמאי משלהם שיאפשר להם לנוע למעשה אחורה בזמן, מה שיראה לצופה חיצוני כאילו היה זה טכיון.
מבחינה ניסויית לא נמצאה עד כה הוכחה או הפרכה של טענות אלו.
[עריכה] סיבתיות
זוהי אחת מאבני היסוד של פיזיקת החלקיקים, אשר נראה כאילו לטכיונים תהייה אפשרות להפר, אך למעשה אפילו אילו היה לטכיונים אפשרות להגיב עם חומר רגיל היא לא הייתה מופרת. נניח כי חלקיק היה שולח טכיון עם אנרגיה שלילית לעבר וקולט אותו, משמע מידע עבר מהעתיד לעבר של קו העולם של החלקיק, ובכך היה יוצר פרדוקסים לוגיים כמו פרדוקס הסבא, פתרון לכך הוא עיקרון הפירוש של פינברג אשר גורס כי טכיון עם אנרגיה שלילית הנבלע תמיד ניתן יהיה לפרשו כטכיון עם אנרגיה חיובית הנפלט על ידי החלקיק וזאת כיוון שלצופה רגיל אין יכולת להבחין בין קליטה ופליטה של טכיונים, כיוון שעצם הנסיון למדוד טכיון כזה אשר מקורו בעתיד יגרום ליצירת אותו טכיון אשר ינוע לעתיד, כך למעשה גלאי טכיונים היפוטתי יגלה טכיון בכל צורת מדידה שלא תהיה, שלמעשה הוא קולט את הטכיונים שהוא עצמו יוצר.
כתוצאה מהאמור לעיל, היא שאם טכיונים קיימית הם אמנם יהיו מסוגלים להעביר אנרגיה ותנע, אך לצורכי תקשורת הם יהיו חסרי תועלת כיוון שכל טכיון שיעביר מידע לא ניתן יהיה לגילוי מאחורי רעש הרקע של הטכיונים אשר נוצרים על ידי הגלאי.
[עריכה] תורת השדות ותיאורית המיתרים
בתורת השדות טכיונים מיצגים את הקוונטה (המנה) של השדה, בדרך כלל שדה סקלרי, אשר מסתו בריבוע היא שלילית. קיום של חלקיק כזה מראה על חוסר יציבות של השדה, בעוד שבמירב השדות הקוונטים במצב הריק האנרגיה מינימלית, השדה של הטכיונים נמצע במקסימום מבחינת האנרגיה הפוטנציאלית שלו (בדומה מאוד לכדור בראש גבעה) כך שהפרעה מאוד קטנה תגרום ליצירת חלקיק והתדרדרות של האנרגיה למינימום בצורה מעריכית.
כתוצאה ממנגנון היגס כאשר השדה יגיע למינימום במקום הטכיון יופיע בוזון היגס אשר ריבוע המסה שלו חיובי.
בתיאורית המיתרים הטכיונים מופיעים תדיר כחלק מהמצבים האפשריים של רטיטת המיתרים בתאוריה: אם הטכיון מיוצג באמצעות מיתר פתוח (מה שמייצג חוסר יציבות בממברנה עליה הוא מקושר) המיתר יעבור למצב של מיתר סגור או ממברנה יציבה. אם הטכיון הוא מצב רטט של לולאה סגורה, נגררת אי יציבות במרחב זמן עצמו ובאופן כללי לא ניתן לחזות לאיזה מצב המערכת תדעך ותתייצב בו.
