Los taquiones son partículas hipotéticas que se mueven más rápido que la luz. Fueron propuestos por primera vez en la década de 1960 por el físico Gerald Feinberg. Según la teoría cuántica de campos, los taquiones tienen una masa imaginaria, lo que implica que significa que su velocidad a medida que pierden energía.
Algunas propiedades clave de los taquiones son:
- Velocidad superlumínica: Pueden viajar más rápido que la luz, desafiando la teoría de la relatividad de Einstein.
- Masa imaginaria: Esto sugiere que no pueden desacelerar a velocidades sublumínicas.
- Inestabilidad cuántica: En la teoría de campos cuánticos, los taquiones pueden provocar inestabilidades que sugieren transiciones de fase a un estado más estable.
Un nuevo estudio nos ofrece esperanzas para la existencia de los taquiones: Covariant quantum field theory of tachyons, publicado en Phsysical Review el 9 de julio de 2024. Si bien ya se había teorizado anteriormente sobre su existencia, hasta ahora todas las ideas eran incompatibles con la teoría especial de la relatividad de Einstein.
Señales del futuro
El ser humano siempre ha tenido una fijación extrema por viajar en el tiempo. Películas clásicas como Regreso al Futuro nos hacen viajar no solo en el tiempo, sino en la imaginación. ¿Pero es posible viajar en el tiempo? Según el nuevo estudio esto podría ser posible para los taquiones. ¿Pero existen los taquiones? No lo sabemos, pero la teoría nos dice que podrían existir.
Según el estudio, a caballo entre de la Universidad de Varsovia y la Universidad de Oxford, los taquiones podrían viajar en el tiempo y llevar información al pasado. Andrzej Dragan, uno de los autores, dice que los taquiones eran considerados los "niños malos" (enfant terrible) de la física. Pero ya no son esos chicos rebeldes. «Los taquiones no solo encajan dentro de la teoría, sino que también mejoran nuestra comprensión de su estructura causal».
Los taquiones son los "niños malos" de la Física.
Hasta la fecha, se conocían al menos tres argumentos que apuntaban a la no existencia de taquiones dentro de la teoría cuántica. Primero, se creía que el estado fundamental del campo de taquiones era inestable, lo que implicaría que estas partículas superlumínicas generarían 'avalanchas'. Segundo, se pensaba que un cambio en el observador inercial alteraría el número de partículas observadas en su sistema de referencia, pero la cantidad de partículas no debería depender del observador. Tercero, la energía de las partículas superlumínicas podría asumir valores negativos. Sin embargo, el equipo de investigadores ha señalado recientemente que las dificultades con los taquiones tenían una causa común. Han descubierto que las 'condiciones de contorno' que afectan los procesos físicos incluyen tanto el estado inicial como el estado final del sistema.
Las implicaciones parecen ciencia ficción: «para calcular la probabilidad de un proceso cuántico que involucra taquiones, es necesario conocer no solo su estado inicial pasado, sino también su estado final futuro». Tan solo teniendo en cuenta esto, se produce la magia: los taquiones y la teoría de la relatividad de Einstein son compatibles. «Es como esos anuncios de Internet: un método sencillo puede resolver tus problemas», afirma Andrzej Dragan.
«Para calcular la probabilidad de un proceso cuántico que involucra taquiones, es necesario conocer no solo su estado inicial pasado, sino también su estado final futuro».
«La idea de que el futuro puede influir en el presente en lugar de que el presente determine el futuro no es nueva en la física. Sin embargo, hasta ahora, este tipo de perspectiva había sido, en el mejor de los casos, una interpretación heterodoxa de ciertos fenómenos cuánticos, y esta vez fuimos forzados a esta conclusión por la propia teoría. Para dar cabida a los taquiones, tuvimos que expandir el espacio de estados».
El nuevo entrelazamiento cuántico
Los autores también anticipan que la expansión de las condiciones de contorno trae consigo ciertas consecuencias: surge un nuevo tipo de entrelazamiento cuántico en la teoría, que entrelaza pasado y futuro, algo que no se encuentra en la teoría de partículas convencional. El artículo también plantea la cuestión de si los taquiones descritos de esta manera son simplemente un subterfugio matemático o si es posible que estas partículas sean observadas en el futuro. Según los autores, los taquiones no solo son una posibilidad, sino que en realidad son un componente esencial del proceso de ruptura espontánea que da lugar a la formación de la materia. Esta hipótesis sugiere que las excitaciones del campo de Higgs, antes de la ruptura espontánea de la simetría, podrían moverse a velocidades superlumínicas en el vacío.
El entrelazamiento cuántico tradicional conecta instantáneamente dos partículas sin importar la distancia entre ellas, es decir, el estado de una influye en el de la otra al instante. Sin embargo, el nuevo tipo de entrelazamiento propuesto en el artículo mezcla el pasado y el futuro, sugiriendo que el estado final de un sistema puede afectar su estado inicial y viceversa. Esta idea choca de frente con nuestra comprensión habitual de la causalidad y requiere expandir el espacio de estados de los sistemas cuánticos. Y lo más importante, como se ha dicho antes, permite integrar a los taquiones en la física moderna, sugiriendo que podrían ser esenciales para la formación de la materia en el universo.
Referencias
- Jerzy Paczos, Kacper Dębski, Szymon Cedrowski, Szymon Charzyński, Krzysztof Turzyński, Artur Ekert y Andrzej Dragan. Covariant quantum field theory of tachyons. Physical Review. 9 de julio de 2024
