En el model estandard de la fisica de particules i en la teoria de la relativitat especial d'Albert Einstein, la velocitat de la llum en el buit (c) serveix com a limit de velocitat cosmic absolut. No obstant, el marc matematic de la relativitat no prohibeix explicitament l'existencia de particules que sempre viatgen mes rapid que la llum. Aquestes entitats hipotètiques son els taquions.
1. L'origen historic dels taquions
La base conceptual per a les particules mes rapides que la llum es remunta als inicis del segle XX. El 1917, Richard Tolman va reconèixer que viatjar mes rapid que la llum portaria a violacions de la causalitat.
La formalitzacio moderna del concepte de taquio s'atribueix a Gerald Feinberg, que va encunyar el terme en el seu article de 1967 publicat a la Physical Review. El nom deriva de la paraula grega tachys, que significa "rapid".
2. La cinematica de la massa imaginaria
Per entendre els taquions, hem d'examinar l'equacio energia-moment relativista:
Si la velocitat (v) es mes gran que c, el terme sota l'arrel quadrada (1 - v²/c²) es torna negatiu. Perque l'energia total (E) romangui com un nombre real, la massa en repos (m₀) ha de ser un nombre imaginari.
La relacio energia-velocitat invertida
Una de les propietats mes contraintuïtives dels taquions es com responen als canvis d'energia. Perdre energia augmenta la seva velocitat. Quan l'energia d'un taquio s'acosta a zero, la seva velocitat s'acosta a l'infinit. La velocitat de la llum actua com un terra infranquejable.
3. Taquions en la teoria quantica de camps
En la teoria quantica de camps (QFT), un taquio no s'enten necessariament com una particula que viatja mes rapid que la llum, sino com una indicacio d'una inestabilitat en el sistema. La inestabilitat es resol a traves de la condensacio taquionica. L'exemple mes famos es el camp de Higgs.
4. Cerques experimentals i l'anomalia OPERA
El 2011, la collaboracio OPERA va informar que els neutrins muonics havien arribat 60 nanosegons abans del que la llum hauria trigat a recorrer la mateixa distancia. Investigacions posteriors van revelar que l'anomalia era resultat d'errors experimentals: un cable de fibra optica solt i un oscillador de rellotge lleugerament massa rapid.
Conclusio
Els taquions continuen sent una curiositat matematica elegant i una eina teorica vital. Tot i que les particules fisiques que es mouen per l'espai mes rapid que la llum mai han estat detectades, les matematiques subjacents de la massa imaginaria i els camps taquionics son absolutament centrals per a la nostra comprensio moderna de la teoria quantica de camps i l'origen de la massa a l'univers.