Stringtheorie und Tachyonen

Ein größeres Problem als masselos Partikel für die Stringtheorie in den 1970er Jahren war die Tachyon, ein Teilchen durch bosonische String-Theorie vorhergesagt, die schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegt. Unter einer einheitlichen bosonische Stringtheorie verlangten die mathematischen Formeln, dass Tachyonen existieren, aber die Anwesenheit von Tachyonen in einer Theorie stellt eine grundlegende Instabilität in der Theorie.

Lösungen, die Tachyonen wird immer in eine andere zerfallen, niedrigere Energielösung enthalten - möglicherweise in einem nicht enden wollenden Zyklus. Aus diesem Grund Physiker glauben nicht, dass Tachyonen wirklich existieren, auch wenn eine Theorie zunächst aussieht wie es solche Teilchen enthält.

Streng genommen Einsteinsche Relativitätstheorie nicht unbedingt verbieten, ein Objekt aus reisen schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Was sie sagt, ist, dass es eine unendliche Menge an Energie für ein Objekt erfordern beschleunigen auf die Lichtgeschwindigkeit.

Daher ist in einem gewissen Sinne wäre die Tachyon konsistent sein noch mit Relativität, da wäre es immer werden schneller bewegt als die Geschwindigkeit des Lichts (und nicht immer zu dieser Geschwindigkeit zu beschleunigen, haben).

Mathematisch wird, wenn ein Tachyons Masse und Energie mit Relativität Berechnung wäre es imaginären Zahlen enthalten. (Ein imaginäre Zahl ist die Quadratwurzel einer negativen Zahl.)

Das war genau, wie die Stringtheorie Gleichungen, die die Tachyon vorhergesagt: Sie waren konsistent nur dann, wenn Teilchen mit imaginären Masse vorhanden waren. Aber was ist imaginäre Masse? Was ist eine imaginäre Energie? Diese physikalischen Unmöglichkeiten ergeben sich die Probleme mit Tachyonen.

Die Anwesenheit von Tachyonen ist in keiner Weise eindeutig bosonische Stringtheorie. Zum Beispiel enthält das Standardmodell ein gewisses Vakuum, in dem das Higgs-Boson tatsächlich eine Art von Tachyonen als gut. In diesem Fall wird die Theorie inconsistent- es nicht nur bedeutet, dass die Lösung, die aufgetragen wurde, war keine stabile Lösung.

Es ist wie der Versuch, einen Ball an der Spitze eines Hügels zu platzieren - jede kleine Bewegung der Ball in einem nahe gelegenen Tal rollen verursachen. In ähnlicher Weise zerfällt diese tachyon Lösung in eine stabile Lösung ohne die Tachyonen.

Leider im Fall bosonischer Stringtheorie, gab es keinen klaren Weg, um herauszufinden, was während des Abklingens passiert ist, oder auch, wenn die Lösung in einer stabilen Lösung endete, nachdem sie in einen niedrigeren Energiezustand verfallen.

Mit all diesen Problemen, Physiker sehen nicht diese Tachyonen als tatsächliche Teilchen, die vorhanden sind, sondern vielmehr als mathematische Artefakte, die als Zeichen für bestimmte Arten von inhärenten Instabilitäten aus der Theorie fallen. Jede Lösung, die Tachyonen schnell zerfällt aufgrund dieser Instabilitäten enthält.

Einige Physiker (und Science-Fiction-Autoren) erforscht haben Vorstellungen, wie Tachyonen als tatsächliche Partikel zu behandeln. Aber jetzt weiß nur, dass Tachyonen waren eines der Dinge, die gemacht Physiker entscheiden, zu der Zeit, dass bosonische Stringtheorie ein Fehler war.