التاكيون مقابل الفوتون

الفرق بين التاكيون والفوتون يتجاوز بكثير مجرد السرعة. فهما يوجدان في نطاقات حركية مختلفة تماماً يفصل بينهما حاجز سرعة الضوء ($c$) الذي لا يمكن اختراقه. أحدهما يمثل حد السرعة الكوني المطلق، بينما يمثل الآخر نطاقاً افتراضياً حيث هذا الحد أرضية لا سقف.

1. طبيعة الكتلة: اللوكسونات مقابل التاكيونات

في إطار الحركيات النسبية، تُصنف جميع الجسيمات بكتلة سكونها الثابتة ($m₀$).

يُصنف الفوتون كـلوكسون. كتلة سكونه صفر تماماً ($m₀ = 0$). لأنه لا يمتلك كتلة، لا يمكنه أن يكون في حالة سكون في أي إطار مرجعي؛ يجب أن يسافر دائماً بسرعة $c$ تماماً في الفراغ. طاقته حركية بالكامل ومرتبطة مباشرة بزخمه عبر المعادلة $E = pc$.

من ناحية أخرى، يمتلك التاكيون كتلة سكون تخيلية ($m₀ = i\mu$). هذه الخاصية الرياضية ضرورية لكي تبقى طاقته الكلية وزخمه أعداداً حقيقية قابلة للرصد أثناء سفره أسرع من $c$. لأن كتلته تخيلية، فإن مربع كتلته سالب ($m² < 0$).

2. العلاقة بين الطاقة والسرعة

الفرق الأكثر دراماتيكية بين الفوتونات والتاكيونات هو كيف يستجيبان للتغيرات في الطاقة.

• الفوتونات: إضافة طاقة للفوتون لا تغير سرعته. فوتون أشعة غاما عالي الطاقة وفوتون راديو منخفض الطاقة كلاهما يسافر بسرعة $c$ تماماً في الفراغ. بدلاً من ذلك، إضافة الطاقة تزيد تردد الفوتون (وتقلل طول موجته) وفقاً لعلاقة Planck-Einstein ($E = hf$).
• التاكيونات: العلاقة بين الطاقة والسرعة معكوسة. إضافة طاقة للتاكيون تبطئه، دافعة سرعته أقرب إلى $c$ من أعلى. إزالة الطاقة تجعل التاكيون يتسارع. تاكيون بطاقة صفرية تماماً سيسافر بسرعة لانهائية.

3. اللف المغزلي والحلزونية

في الديناميكا الكهربائية الكمومية (QED)، الفوتون بوزون مقياسي بلف مغزلي 1. ومع ذلك، لأنه عديم الكتلة ويسافر بسرعة $c$، لا يمكن أن يتجه لفه المغزلي إلا بالتوازي أو عكس التوازي مع اتجاه حركته. لديه حالتا استقطاب فقط (حلزونية يسارية ويمينية).

لو كان التاكيون جسيماً كمومياً ذا لف مغزلي، فإن قواعد مجموعة بوانكاريه تحدد أنه سيمتلك لفاً مغزلياً مستمراً (عدد لانهائي من حالات الاستقطاب) بسبب متجه زخمه الفضائي. لأن حالات الاستقطاب اللانهائية لا تُرصد في الطبيعة، يُنمذج المنظّرون التاكيونات حصرياً كحقول عددية (لف مغزلي صفر) بدلاً من بوزونات متجهة مثل الفوتون.

4. السببية والزمكان

تتبع الفوتونات مسارات ضوئية (أو فارغة) عبر الزمكان رباعي الأبعاد. إشارة ضوئية تربط السبب والنتيجة بأسرع معدل ممكن في الكون. جميع المراقبين، بغض النظر عن حركتهم النسبية، سيتفقون على ترتيب الأحداث المرتبطة بفوتون.

تتبع التاكيونات مسارات فضائية. هذا يكسر السببية جوهرياً. إذا نقل تاكيون إشارة، فإن ترتيب الانبعاث والامتصاص يعتمد على إطار المراقب المرجعي. المراقب A قد يرى التاكيون يتحرك من النقطة 1 إلى النقطة 2، بينما المراقب B سريع الحركة يرى التاكيون يتحرك من النقطة 2 إلى النقطة 1.

الملخص

الفوتون هو حامل القوة الكهرومغناطيسية المُتحقق منه بعمق وعديم الكتلة الذي يحدد هندسة الزمكان. التاكيون بناء نظري - استكشاف رياضي لما يحدث لتحويلات لورنتز عندما تتجاوز السرعات السرعة الثابتة للفوتون. بينما تربط الفوتونات الكون معاً، تمثل التاكيونات حالات عدم الاستقرار الافتراضية التي تمزق حالات الفراغ.