अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
टैकियॉन के बारे में सामान्य प्रश्नों के उत्तर
मूल बातें
टैकियॉन वास्तव में क्या है?
टैकियॉन एक परिकल्पित कण है जो हमेशा प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा करता है। सामान्य पदार्थ के विपरीत जो कभी प्रकाश की गति तक नहीं पहुंच सकता, टैकियॉन कभी प्रकाश की गति तक धीमा नहीं हो सकते - वे स्थायी रूप से प्रकाश से तेज़ क्षेत्र में मौजूद हैं। यह शब्द ग्रीक "tachys" से आता है जिसका अर्थ तीव्र है।
क्या टैकियॉन वास्तव में मौजूद हैं?
दशकों की खोज के बावजूद टैकियॉन का कोई प्रायोगिक प्रमाण कभी नहीं मिला है। वे पूरी तरह सैद्धांतिक कण बने हुए हैं जो विशेष सापेक्षता में गणितीय रूप से संभव हैं लेकिन अन्य भौतिकी सिद्धांतों के साथ संयुक्त होने पर महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करते हैं। अधिकांश भौतिकविद मानते हैं कि वे संभवतः वास्तविक कणों के रूप में मौजूद नहीं हैं।
टैकियॉन की खोज किसने की?
टैकियॉन की खोज नहीं हुई - उन्हें प्रस्तावित किया गया। भौतिकविद Gerald Feinberg ने 1967 के अपने शोधपत्र "Possibility of Faster-Than-Light Particles" में इस शब्द को गढ़ा और टैकियॉन सिद्धांत विकसित किया। E.C.G. Sudarshan ने उसी समय स्वतंत्र रूप से समान विचार विकसित किए। Richard Tolman सहित पहले के भौतिकविदों ने 1917 में ही प्रकाश से तेज़ कणों पर विचार किया था।
टैकियॉन कितनी तेज़ यात्रा करते हैं?
टैकियॉन प्रकाश की गति (c) से अधिक गति से यात्रा करते हैं, लेकिन कोई एकल टैकियॉन गति नहीं है - विभिन्न टैकियॉन विभिन्न वेगों पर यात्रा कर सकते हैं, सभी c से तेज़। सैद्धांतिक रूप से, टैकियॉन की गति ऊर्जा खोने पर बढ़ती है। अनंत गति पर, टैकियॉन में शून्य ऊर्जा होगी, जबकि प्रकाश की गति पर (जिस तक यह कभी नहीं पहुंच सकता) इसमें अनंत ऊर्जा होगी।
भौतिकी और गुण
टैकियॉन में काल्पनिक द्रव्यमान क्यों होता है?
Einstein की विशेष सापेक्षता में, ऊर्जा, संवेग, और द्रव्यमान के बीच संबंध के लिए आवश्यक है कि प्रकाश से तेज़ कणों में काल्पनिक विराम द्रव्यमान (-1 के वर्गमूल का गुणज) हो। ऐसा इसलिए नहीं कि वे "काल्पनिक" हैं अर्थात वास्तविक नहीं, बल्कि यह एक गणितीय गुण है जो समीकरणों को काम करने के लिए आवश्यक है। काल्पनिक द्रव्यमान टैकियॉन को प्रकाश से तेज़ यात्रा करते हुए वास्तविक ऊर्जा और संवेग रखने की अनुमति देता है।
क्या प्रकाश से तेज़ यात्रा Einstein के सापेक्षता सिद्धांत का उल्लंघन करती है?
नहीं, टैकियॉन विशेष सापेक्षता का उल्लंघन नहीं करते - वे वास्तव में इसके गणित के अनुरूप हैं। Einstein का सिद्धांत कहता है कि कुछ भी प्रकाश की गति से नीचे से ऊपर तक त्वरित नहीं हो सकता, न कि कुछ भी प्रकाश से तेज़ मौजूद नहीं हो सकता। टैकियॉन अपने निर्माण से ही हमेशा प्रकाश से तेज़ रहे होंगे। हालांकि, वे कार्यकारणता के बारे में गंभीर प्रश्न उठाते हैं जो भौतिक दुनिया की हमारी समझ को चुनौती देते हैं।
टैकियॉन और फ़ोटॉन में क्या अंतर है?
फ़ोटॉन (प्रकाश कण) ठीक प्रकाश की गति पर यात्रा करते हैं और शून्य द्रव्यमान रखते हैं। टैकियॉन प्रकाश से तेज़ यात्रा करेंगे और काल्पनिक द्रव्यमान रखेंगे। फ़ोटॉन वास्तविक कण हैं जिन्हें हम लगातार देखते हैं। टैकियॉन परिकल्पित हैं और कभी नहीं पाए गए। साथ ही, जबकि फ़ोटॉन में ऊर्जा जोड़ने से इसकी आवृत्ति बढ़ती है, टैकियॉन में ऊर्जा जोड़ने से यह धीमा होगा।
क्या टैकियॉन सामान्य पदार्थ से अंतःक्रिया कर सकते हैं?
यह अज्ञात है। यदि टैकियॉन मौजूद हैं, तो वे गुरुत्वाकर्षण या विद्युतचुंबकीय बलों के माध्यम से अंतःक्रिया कर सकते हैं, या उनकी अपनी अनूठी अंतःक्रियाएं हो सकती हैं। हालांकि, सामान्य पदार्थ के साथ कोई भी मजबूत अंतःक्रिया उन्हें पता लगाना आसान बनाएगी। यह तथ्य कि हमने टैकियॉन का पता नहीं लगाया है, यह सुझाव देता है कि या तो वे मौजूद नहीं हैं या वे सामान्य पदार्थ के साथ बहुत कमजोर रूप से अंतःक्रिया करते हैं।
समय यात्रा और कार्यकारणता
क्या टैकियॉन का उपयोग समय यात्रा के लिए किया जा सकता है?
सिद्धांत में, विशेष सापेक्षता के अनुसार टैकियॉन कुछ संदर्भ फ्रेमों में समय में पीछे यात्रा करते प्रतीत होते हैं। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि उनका उपयोग व्यावहारिक समय यात्रा के लिए किया जा सकता है। अधिकांश भौतिकविद मानते हैं कि भले ही टैकियॉन मौजूद हों, कोई सिद्धांत होना चाहिए जो उन्हें अतीत में सूचना भेजने के लिए उपयोग करने से रोकता है, जो विरोधाभास पैदा करेगा। "कालक्रम संरक्षण अनुमान" सुझाव देता है कि प्रकृति समय विरोधाभासों को रोकती है।
टैकियोनिक एंटीटेलीफ़ोन क्या हैं?
टैकियोनिक एंटीटेलीफ़ोन एक विचार प्रयोग है जो दिखाता है कि सैद्धांतिक रूप से टैकियॉन का उपयोग अतीत में संदेश भेजने के लिए कैसे किया जा सकता है। संदर्भ फ्रेमों को सावधानीपूर्वक चुनकर और टैकियॉन संकेतों को आगे-पीछे भेजकर, अतीत के साथ संचार की अनुमति देने वाला एक बंद टाइमलाइक वक्र बनाना संभव हो सकता है। यह टैकियॉन के साथ मुख्य सैद्धांतिक समस्याओं में से एक है - किसी ने इस विरोधाभास का संतोषजनक समाधान नहीं खोजा है।
"पुनर्व्याख्या सिद्धांत" क्या है?
Gerald Feinberg द्वारा प्रस्तावित, यह सिद्धांत सुझाव देता है कि एक संदर्भ फ्रेम में समय में पीछे यात्रा करने वाले टैकियॉन को दूसरे फ्रेम में समय में आगे यात्रा करने वाले प्रति-टैकियॉन के रूप में पुनर्व्याख्यायित किया जा सकता है। यह कुछ संगतता बनाए रखने में मदद करता है, लेकिन सभी कार्यकारणता मुद्दों को पूरी तरह हल नहीं करता।
क्या टैकियॉन समय विरोधाभास पैदा कर सकते हैं?
संभावित रूप से हां, जो एक कारण है कि अधिकांश भौतिकविद उनके अस्तित्व पर संशय रखते हैं। यदि टैकियॉन सूचना वहन कर सकें और नियंत्रित किए जा सकें, तो वे ऐसी स्थितियां बना सकते हैं जहां आप संदेश भेजे जाने से पहले प्राप्त करें, या यहां तक कि खुद को इसे भेजने से रोकें। जैसा कि हम भौतिकी के नियमों को समझते हैं, उन्हें ऐसे विरोधाभासों को रोकना चाहिए, लेकिन यदि टैकियॉन मौजूद हैं तो ठीक कैसे, यह अस्पष्ट बना हुआ है।
पता लगाना और अवलोकन
वैज्ञानिक टैकियॉन की खोज कैसे करते हैं?
शोधकर्ता कई तरीकों से टैकियॉन की खोज करते हैं: त्वरकों में कण वेगों का माप, ब्रह्मांडीय किरण समय का विश्लेषण, ऋणात्मक द्रव्यमान-वर्ग वाले कणों की खोज, निर्वात चेरेंकोव विकिरण की तलाश, और प्रकाश से तेज़ अग्रदूतों के लिए खगोलीय घटनाओं का अवलोकन। दशकों की व्यापक खोज के बावजूद, कोई टैकियॉन नहीं मिला है।
क्या किसी ने कभी टैकियॉन का पता लगाया है?
कोई पुष्ट टैकियॉन पहचान कभी नहीं हुई है। प्रायोगिक विसंगतियां रही हैं जिन्होंने संक्षेप में प्रकाश से तेज़ कणों का सुझाव दिया (जैसे 2011 में OPERA न्यूट्रिनो परिणाम), लेकिन सभी प्रायोगिक त्रुटियों या सामान्य स्पष्टीकरणों में खोजे गए हैं। वर्तमान प्रयोग टैकियॉन गुणों पर बहुत कड़ी सीमाएं लगाते हैं।
क्या न्यूट्रिनो टैकियॉन हैं?
नहीं। हालांकि कुछ प्रारंभिक न्यूट्रिनो प्रयोगों ने ऋणात्मक द्रव्यमान-वर्ग मानों का संकेत दिया, आधुनिक सटीक मापों ने पुष्टि की है कि न्यूट्रिनो में छोटा लेकिन धनात्मक द्रव्यमान है। KATRIN प्रयोग और अन्य ने निश्चित रूप से टैकियोनिक न्यूट्रिनो को खारिज कर दिया है। न्यूट्रिनो प्रकाश की गति के बहुत करीब यात्रा करते हैं, लेकिन फिर भी प्रकाश से धीमे।
अगर हम टैकियॉन का पता लगा लें तो क्या होगा?
एक पुष्ट टैकियॉन पहचान भौतिकी के लिए क्रांतिकारी होगी। यह हमें कार्यकारणता, समय, और दिक्काल की संरचना की अपनी समझ पर पुनर्विचार करने के लिए मजबूर करेगा। यह संभवतः क्वांटम यांत्रिकी, सापेक्षता, और संभावित रूप से क्वांटम गुरुत्वाकर्षण को जोड़ने वाले नए सिद्धांतों की ओर ले जाएगा। हालांकि, ऐसी खोज को अधिकांश भौतिकविदों द्वारा अत्यंत असंभव माना जाता है।
सिद्धांत और अनुप्रयोग
क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में "टैकियोनिक क्षेत्र" क्या हैं?
क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में, टैकियोनिक क्षेत्र ऋणात्मक वर्गित द्रव्यमान वाला क्षेत्र है। वास्तविक प्रकाश से तेज़ कणों का प्रतिनिधित्व करने के बजाय, ये क्षेत्र निर्वात अस्थिरता का संकेत देते हैं। क्षेत्र टैकियॉन संघनन नामक प्रक्रिया के माध्यम से स्थिर न्यूनतम तक "नीचे लुढ़केगा"। यह तंत्र स्वतःस्फूर्त सममिति भंग और हिग्स तंत्र को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।
टैकियॉन स्ट्रिंग सिद्धांत से कैसे संबंधित हैं?
स्ट्रिंग सिद्धांत में, टैकियॉन कुछ विन्यासों में भूमि अवस्थाओं के रूप में प्रकट होते हैं, विशेष रूप से बोसोनिक स्ट्रिंग सिद्धांत में। हालांकि, वे भौतिक प्रकाश से तेज़ कणों के बजाय अस्थिर अवस्थाओं का संकेत देते हैं। स्ट्रिंग सिद्धांत में टैकियॉन संघनन वर्णन करता है कि अस्थिर D-ब्रेन कैसे स्थिर विन्यासों में क्षय होते हैं। सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत, जिसमें फर्मियॉन शामिल हैं, अपनी स्थिर भूमि अवस्था में टैकियॉन-मुक्त है।
क्या टैकियॉन डार्क एनर्जी या डार्क मैटर की व्याख्या कर सकते हैं?
कुछ ब्रह्मांड विज्ञानियों ने डार्क एनर्जी के मॉडल के रूप में टैकियोनिक क्षेत्रों का प्रस्ताव दिया है, वह रहस्यमय बल जो ब्रह्मांडीय विस्तार को तेज़ कर रहा है। ये मॉडल टैकियोनिक क्षेत्रों के गणितीय गुणों का उपयोग करते हैं लेकिन वास्तविक प्रकाश से तेज़ कणों को शामिल नहीं करते। इस बात का कोई प्रमाण नहीं है कि टैकियॉन डार्क मैटर से संबंधित हैं, जो धीमी गति से चलने वाले विशाल कणों की तरह व्यवहार करता है।
अगर टैकियॉन संभवतः मौजूद नहीं हैं तो उनका अध्ययन क्यों करें?
टैकियॉन हमारे भौतिक सिद्धांतों की सीमाओं को समझने, कार्यकारणता और समय की खोज करने, गणितीय ढांचों की संगतता परखने, और सममिति भंग जैसी घटनाओं का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण सैद्धांतिक उपकरण के रूप में कार्य करते हैं। भले ही भौतिक टैकियॉन मौजूद न हों, यह अवधारणा भौतिकविदों को दिक्काल और क्वांटम यांत्रिकी की प्रकृति के बारे में गहन प्रश्नों की जांच करने में मदद करती है।
सामान्य भ्रांतियां
क्या हम टैकियॉन का उपयोग प्रकाश से तेज़ संचार या यात्रा के लिए कर सकते हैं?
नहीं। भले ही टैकियॉन मौजूद हों, मांग पर उन्हें उत्पन्न, नियंत्रित, या पता लगाने का कोई ज्ञात तरीका नहीं है। इससे भी महत्वपूर्ण बात, उन्हें संचार के लिए उपयोग करना संभवतः कार्यकारणता का उल्लंघन करेगा और समय विरोधाभास पैदा करेगा। अधिकांश भौतिकविद मानते हैं कि यदि टैकियॉन मौजूद हैं, तो उन्हें संकेतन के लिए उपयोग करने से रोकने वाले मूलभूत सिद्धांत होने चाहिए।
क्या क्वांटम उलझाव टैकियॉन से संबंधित है?
नहीं। हालांकि क्वांटम उलझाव प्रकाश से तेज़ सहसंबंध उत्पन्न करती है, यह प्रकाश से तेज़ सूचना संचारित नहीं कर सकती, इसलिए इसमें टैकियॉन शामिल नहीं हैं। उलझाव एक पूरी तरह क्वांटम यांत्रिक घटना है जो विशेष सापेक्षता और प्रकाश से तेज़ संकेतन की असंभवता के साथ पूरी तरह संगत है।
क्या टैकियॉन वार्प ड्राइव के समान हैं?
नहीं। टैकियॉन परिकल्पित कण हैं जो अंतरिक्ष से होकर प्रकाश से तेज़ यात्रा करते हैं। वार्प ड्राइव अवधारणाएं (जैसे Alcubierre ड्राइव) में सापेक्षता का उल्लंघन किए बिना प्रभावी प्रकाश से तेज़ यात्रा की अनुमति देने के लिए स्वयं दिक्काल को विकृत करना शामिल है। दोनों काल्पनिक हैं, लेकिन वे विभिन्न भौतिकी पर आधारित पूरी तरह से भिन्न विचार हैं।
क्या टैकियॉन में अनंत ऊर्जा होती है?
नहीं। यह एक सामान्य भ्रांति है। हालांकि प्रकाश की गति पर टैकियॉन में अनंत ऊर्जा होगी (यही कारण है कि वे प्रकाश की गति तक धीमा नहीं हो सकते), प्रकाश से तेज़ यात्रा करने वाले टैकियॉन में सीमित ऊर्जा होती है। वास्तव में, जैसे-जैसे टैकियॉन तेज़ होता है, इसकी ऊर्जा घटती है, अनंत वेग पर शून्य की ओर पहुंचती है।