Questions frequentes
Les questions courantes sur les tachyons, avec des reponses claires
Les bases
Qu'est-ce qu'un tachyon exactement ?
Un tachyon est une particule hypothetique qui se deplace toujours plus vite que la vitesse de la lumiere. Contrairement a la matiere ordinaire qui ne peut jamais atteindre la vitesse de la lumiere, les tachyons ne peuvent jamais ralentir jusqu'a la vitesse de la lumiere -- ils existent en permanence dans le domaine supraluminique. Le mot vient du grec "tachys" signifiant rapide.
Les tachyons existent-ils vraiment ?
Aucune preuve experimentale de l'existence des tachyons n'a jamais ete trouvee malgre des decennies de recherche. Ils restent des particules purement theoriques, mathematiquement possibles dans le cadre de la relativite restreinte mais posant des difficultes majeures lorsqu'ils sont combines avec d'autres theories physiques. La plupart des physiciens pensent qu'ils n'existent probablement pas en tant que particules reelles.
Qui a decouvert les tachyons ?
Les tachyons n'ont pas ete decouverts -- ils ont ete proposes. Le physicien Gerald Feinberg a invente le terme et developpe la theorie des tachyons dans son article de 1967 "Possibility of Faster-Than-Light Particles". E.C.G. Sudarshan a independamment developpe des idees similaires a la meme epoque. Des physiciens anterieurs, dont Richard Tolman, avaient envisage des particules supraluminiques des 1917.
A quelle vitesse se deplacent les tachyons ?
Les tachyons se deplacent a des vitesses superieures a celle de la lumiere (c), mais il n'y a pas de vitesse unique pour les tachyons -- differents tachyons pourraient voyager a differentes vitesses, toutes superieures a c. Theoriquement, la vitesse d'un tachyon augmente lorsqu'il perd de l'energie. A vitesse infinie, un tachyon aurait une energie nulle, tandis qu'a la vitesse de la lumiere (qu'il ne peut jamais atteindre), il aurait une energie infinie.
Physique et proprietes
Pourquoi les tachyons ont-ils une masse imaginaire ?
Dans la relativite restreinte d'Einstein, la relation entre energie, impulsion et masse exige que les particules supraluminiques possedent une masse au repos imaginaire (un multiple de la racine carree de -1). Ce n'est pas parce qu'elles sont "imaginaires" au sens de non reelles, mais c'est une propriete mathematique necessaire pour que les equations fonctionnent. La masse imaginaire permet aux tachyons d'avoir une energie et une impulsion reelles tout en se deplacant plus vite que la lumiere.
Le deplacement supraluminique viole-t-il la theorie de la relativite d'Einstein ?
Non, les tachyons ne violent pas la relativite restreinte -- ils sont en fait compatibles avec ses mathematiques. La theorie d'Einstein stipule que rien ne peut etre accelere de moins de la vitesse de la lumiere a plus de la vitesse de la lumiere, pas que rien ne peut exister en voyageant plus vite que la lumiere. Les tachyons auraient toujours ete supraluminiques depuis leur creation. Cependant, ils soulevent de serieuses questions sur la causalite qui defient notre comprehension du monde physique.
Quelle est la difference entre les tachyons et les photons ?
Les photons (particules de lumiere) se deplacent exactement a la vitesse de la lumiere et ont une masse nulle. Les tachyons voyageraient plus vite que la lumiere et auraient une masse imaginaire. Les photons sont des particules reelles que nous observons en permanence. Les tachyons sont hypothetiques et n'ont jamais ete detectes. De plus, alors qu'ajouter de l'energie a un photon augmente sa frequence, ajouter de l'energie a un tachyon le ralentirait.
Les tachyons peuvent-ils interagir avec la matiere normale ?
C'est inconnu. Si les tachyons existent, ils pourraient interagir par les forces gravitationnelle ou electromagnetique, ou ils pourraient avoir leurs propres interactions uniques. Cependant, toute interaction forte avec la matiere normale les rendrait plus faciles a detecter. Le fait que nous n'ayons pas detecte de tachyons suggere soit qu'ils n'existent pas, soit qu'ils interagissent tres faiblement avec la matiere ordinaire.
Voyage dans le temps et causalite
Les tachyons peuvent-ils etre utilises pour voyager dans le temps ?
En theorie, les tachyons semblent voyager en arriere dans le temps dans certains referentiels selon la relativite restreinte. Cependant, cela ne signifie pas qu'ils pourraient etre utilises pour un voyage dans le temps pratique. La plupart des physiciens croient que meme si les tachyons existent, il doit y avoir un principe qui les empeche d'etre utilises pour envoyer de l'information dans le passe, ce qui creerait des paradoxes. La "conjecture de protection chronologique" suggere que la nature empeche les paradoxes temporels.
Qu'est-ce qu'un antitelephone tachyonique ?
L'antitelephone tachyonique est une experience de pensee montrant comment les tachyons pourraient theoriquement etre utilises pour envoyer des messages dans le passe. En choisissant soigneusement les referentiels et en envoyant des signaux tachyoniques aller-retour, il serait possible de creer une courbe de type temps fermee permettant la communication avec le passe. C'est l'un des principaux problemes theoriques des tachyons -- personne n'a trouve de resolution satisfaisante a ce paradoxe.
Qu'est-ce que le "principe de reinterpretation" ?
Propose par Gerald Feinberg, ce principe suggere qu'un tachyon voyageant en arriere dans le temps dans un referentiel peut etre reinterprete comme un anti-tachyon voyageant en avant dans le temps dans un autre referentiel. Cela aide a maintenir une certaine coherence, mais ne resout pas completement tous les problemes de causalite.
Les tachyons pourraient-ils provoquer des paradoxes temporels ?
Potentiellement oui, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles la plupart des physiciens sont sceptiques quant a leur existence. Si les tachyons pouvaient transporter de l'information et etre controles, ils pourraient permettre de creer des situations ou vous recevez un message avant qu'il ne soit envoye, ou meme vous empecher de l'envoyer. Les lois de la physique telles que nous les comprenons devraient empecher de tels paradoxes, mais comment exactement reste flou si les tachyons existent.
Detection et observation
Comment les scientifiques cherchent-ils les tachyons ?
Les chercheurs recherchent les tachyons de plusieurs facons : en mesurant les vitesses des particules dans les accelerateurs, en analysant le chronometrage des rayons cosmiques, en cherchant des particules avec un carre de masse negatif, en recherchant le rayonnement Tcherenkov dans le vide, et en observant des evenements astronomiques pour detecter des precurseurs supraluminiques. Malgre des recherches approfondies pendant des decennies, aucun tachyon n'a ete trouve.
A-t-on deja detecte un tachyon ?
Aucune detection confirmee de tachyon n'a jamais ete realisee. Il y a eu des anomalies experimentales qui ont brievement suggere des particules supraluminiques (comme le resultat OPERA sur les neutrinos en 2011), mais toutes ont ete attribuees a des erreurs experimentales ou des explications banales. Les experiences actuelles imposent des limites tres strictes aux proprietes des tachyons.
Les neutrinos sont-ils des tachyons ?
Non. Bien que certaines premieres experiences sur les neutrinos aient suggere des valeurs negatives du carre de la masse, les mesures de precision modernes ont confirme que les neutrinos ont une masse faible mais positive. L'experience KATRIN et d'autres ont definitivement exclu les neutrinos tachyoniques. Les neutrinos se deplacent tres pres de la vitesse de la lumiere, mais toujours plus lentement.
Que se passerait-il si nous detections un tachyon ?
Une detection confirmee de tachyon serait revolutionnaire pour la physique. Elle nous obligerait a reconsiderer notre comprehension de la causalite, du temps et de la structure de l'espace-temps. Elle menerait probablement a de nouvelles theories reliant la mecanique quantique, la relativite et potentiellement la gravite quantique. Cependant, une telle decouverte est consideree comme extremement improbable par la plupart des physiciens.
Theorie et applications
Que sont les "champs tachyoniques" en theorie quantique des champs ?
En theorie quantique des champs, un champ tachyonique est un champ dont le carre de la masse est negatif. Plutot que de representer de veritables particules supraluminiques, ces champs indiquent une instabilite du vide. Le champ va "descendre" vers un minimum stable par un processus appele condensation tachyonique. Ce mecanisme est important pour comprendre la brisure spontanee de symetrie et le mecanisme de Higgs.
Quel est le lien entre les tachyons et la theorie des cordes ?
En theorie des cordes, les tachyons apparaissent comme etats fondamentaux dans certaines configurations, notamment en theorie des cordes bosoniques. Cependant, ils indiquent des etats instables plutot que de veritables particules supraluminiques. La condensation tachyonique en theorie des cordes decrit comment les D-branes instables se desintegrent vers des configurations stables. La theorie des supercordes, qui inclut les fermions, est exempte de tachyons dans son etat fondamental stable.
Les tachyons pourraient-ils expliquer l'energie sombre ou la matiere noire ?
Certains cosmologistes ont propose des champs tachyoniques comme modeles pour l'energie sombre, la force mysterieuse qui accelere l'expansion cosmique. Ces modeles utilisent les proprietes mathematiques des champs tachyoniques mais n'impliquent pas de veritables particules supraluminiques. Il n'existe aucune preuve suggerant que les tachyons soient lies a la matiere noire, qui se comporte comme des particules massives a deplacement lent.
Pourquoi etudier les tachyons s'ils n'existent probablement pas ?
Les tachyons servent d'outils theoriques importants pour comprendre les limites de nos theories physiques, explorer la causalite et le temps, tester la coherence des cadres mathematiques, et etudier des phenomenes comme la brisure de symetrie. Meme si les tachyons physiques n'existent pas, le concept aide les physiciens a sonder des questions profondes sur la nature de l'espace-temps et de la mecanique quantique.
Idees recues
Peut-on utiliser les tachyons pour la communication ou le voyage supraluminiques ?
Non. Meme si les tachyons existent, il n'y a aucun moyen connu de les produire, les controler ou les detecter a la demande. Plus important encore, les utiliser pour communiquer violerait probablement la causalite et creerait des paradoxes temporels. La plupart des physiciens croient que si les tachyons existent, il doit y avoir des principes fondamentaux empechant leur utilisation pour la transmission de signaux.
L'intrication quantique est-elle liee aux tachyons ?
Non. Bien que l'intrication quantique produise des correlations plus vite que la lumiere, elle ne peut pas transmettre d'information plus vite que la lumiere, et n'implique donc pas de tachyons. L'intrication est un phenomene purement quantique parfaitement compatible avec la relativite restreinte et l'impossibilite de la transmission supraluminique de signaux.
Les tachyons sont-ils la meme chose que la propulsion warp ?
Non. Les tachyons sont des particules hypothetiques qui se deplacent dans l'espace plus vite que la lumiere. Les concepts de propulsion warp (comme la propulsion Alcubierre) impliquent la deformation de l'espace-temps lui-meme pour permettre un deplacement supraluminique effectif sans violer la relativite. Les deux sont speculatifs, mais ce sont des idees completement differentes basees sur des physiques differentes.
Les tachyons ont-ils une energie infinie ?
Non. C'est une idee recue courante. Si les tachyons a la vitesse de la lumiere auraient une energie infinie (c'est pourquoi ils ne peuvent pas ralentir jusqu'a la vitesse de la lumiere), les tachyons se deplacant plus vite que la lumiere ont une energie finie. En fait, plus un tachyon accelere, plus son energie diminue, s'approchant de zero a vitesse infinie.