Si los taquiones son particulas fisicas capaces de interactuar con la materia estandar, su naturaleza superluminica ($v > c$) dejaria firmas distintas e inequivocas en los detectores de particulas. Durante las ultimas seis decadas, los fisicos experimentales han utilizado conjuntos de tiempo de vuelo, camaras de burbujas y vastos observatorios subterraneos de neutrinos para buscar estas esquivas entidades.
1. Radiacion Cherenkov en el vacio
La restriccion mas rigurosa sobre la existencia de taquiones electricamente cargados proviene del fenomeno de la radiacion Cherenkov. En un medio dielectrico (como agua o vidrio), la luz viaja mas lento que $c$. Cuando una particula cargada estandar pasa a traves de este medio mas rapido que la velocidad de fase local de la luz, emite un cono direccional de radiacion electromagnetica, el equivalente optico de un estampido sonico.
Dado que un taquion siempre viaja mas rapido que $c$, un taquion cargado emitiria radiacion Cherenkov incluso en el vacio perfecto.
Esta emision espontanea causaria que el taquion perdiera energia continuamente. Debido a la relacion invertida energia-velocidad de los taquiones ($E \to 0$ cuando $v \to \infty$), perder energia haria que el taquion se acelerara violentamente hacia velocidad infinita, irradiando su energia restante casi instantaneamente. Las observaciones astrofisicas del vacio del espacio no muestran tales rafagas espontaneas y continuas de radiacion Cherenkov en el vacio, estableciendo limites inferiores increiblemente estrictos sobre la seccion eficaz de interaccion entre los taquiones hipoteticos y el campo electromagnetico.
2. Mediciones de tiempo de vuelo (TOF)
El metodo mas directo para detectar un taquion es medir su velocidad a lo largo de una distancia conocida. Los experimentos de tiempo de vuelo (TOF) utilizan centelleadores o detectores de seguimiento de silicio altamente sincronizados, separados por metros o kilometros.
Si una particula se genera en el detector A en $t_1$ y llega al detector B en $t_2$, la velocidad es simplemente $\Delta x / \Delta t$. Si este valor excede $c$ despues de tener en cuenta los errores sistematicos y la latencia de los cables de senal, seria un evento candidato a taquion.
La anomalia OPERA de 2011
El experimento OPERA en el laboratorio del Gran Sasso represento la anomalia de TOF mas famosa de la historia. Los neutrinos muonicos viajaron 730 kilometros desde el CERN hasta el Gran Sasso. Los calculos iniciales indicaron que llegaron 60 nanosegundos antes de lo que un foton habria tardado en el vacio ($v \approx c + 2.5 \times 10^-5 c$). Esto causo una crisis de paradigma masiva hasta que la anomalia fue rastreada a un cable de fibra optica suelto en el sistema de sincronizacion de tiempo GPS. Una vez reparado, los neutrinos eran perfectamente consistentes con $v \le c$.
3. Firmas de masa faltante y masa al cuadrado negativa
En colisionadores de particulas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), los taquiones podrian teoricamente producirse en colisiones de alta energia. Dado que los taquiones tienen una masa en reposo imaginaria ($m₀ = i\mu$), su masa al cuadrado es negativa ($m₀² = -\mu²$).
Los fisicos buscan estas firmas utilizando la cinematica de masa invariante de los productos de desintegracion. Midiendo meticulosamente la energia y el momento de todas las particulas que entran y salen de una colision, pueden calcular la "masa faltante".
Si la $(m\_faltante)²$ calculada es consistente y significativamente menor que cero (mas alla del umbral de errores de resolucion del detector), indicaria la emision de una particula taquionica invisible que se lleva cuadrimomento de tipo espacial. Los analisis exhaustivos de datos de camaras de burbujas y cinematica de colisionadores modernos aun no han producido un pico de masa al cuadrado negativa estadisticamente significativo.
4. Cascadas de rayos cosmicos
Los rayos cosmicos de ultra-alta energia bombardean la atmosfera superior de la Tierra, desencadenando cascadas masivas de particulas secundarias conocidas como cascadas atmosfericas extensas (EAS). Si los taquiones existen, podrian producirse en la colision primaria inicial en la alta estratosfera.
Dado que los taquiones viajan mas rapido que la luz, llegarian a los detectores en tierra antes que el frente principal de la cascada (que consiste en fotones, electrones y muones viajando a velocidades iguales o justo por debajo de $c$). En las decadas de 1970 y 1980, varios grupos experimentales instalaron detectores de coincidencia para buscar estas senales "precursoras" que llegaban microsegundos antes de la cascada principal de rayos cosmicos. Aunque se registraron algunos impactos precursores anomalos, ninguno fue estadisticamente reproducible, y finalmente se atribuyeron a ruido aleatorio del detector o rayos cosmicos de fondo independientes.
Conclusion: el resultado nulo
Decadas de busquedas empiricas rigurosas a traves de vastas escalas de energia han producido un profundo resultado nulo. La ausencia de radiacion Cherenkov en el vacio, la resolucion de la anomalia OPERA y la falta de cinematica de masa al cuadrado negativa sugieren fuertemente que los taquiones fisicos puntuales que interactuan con la materia no existen. Sin embargo, estos resultados experimentales negativos son precisamente los que llevaron a la fisica moderna a reinterpretar los taquiones no como particulas viajeras, sino como campos cuanticos inestables.