Бөөмсийн физикийн стандарт загвар болон Альберт Эйнштейний тусгай харьцангуй онолд вакуум дахь гэрлийн хурд (c) нь бодис ба мэдээллийн бүх мэдэгдэж буй хэлбэрүүдийн хувьд үнэмлэхүй ертөнцийн хурдны хязгаар болдог. Гэсэн хэдий ч харьцангуй онолын математик хүрээ нь үргэлж гэрлээс хурдан хөдөлдөг бөөмсийн оршин тогтнохыг тодорхой хориглодоггүй. Эдгээр таамаглалт нэгжийг тахион гэж нэрлэдэг.
1. Тахионы түүхэн гарал
Гэрлээс хурдан (FTL) бөөмсийн ухагдахууны суурь нь 20-р зууны эхэн үеэс эхэлдэг. 1917 онд физикч Richard Tolman FTL аялал нь тусгай харьцангуй онолын хүрээнд шалтгаан-үр дагаврын зөрчил үүсгэхийг хүлээн зөвшөөрсөн. Гэсэн хэдий ч тахион ухагдахууны орчин үеийн албан ёсны болгол нь 1967 онд Physical Review дээр нийтлэгдсэн Gerald Feinberg-ийн ажилтай холбоотой бөгөөд тэрээр грек үг tachys (ταχύς) буюу "хурдан" гэсэн утгаас "тахион" нэр томъёог бий болгосон.
2. Хуурмаг массын кинематик
Тахионыг ойлгохын тулд харьцангуй энерги-импульсийн тэгшитгэлийг авч үзэх ёстой:
Гэрлээс хурдан хөдөлдөг бөөмсийн хувьд v > c байх үед (1 - v²/c²) сөрөг болж, хуурмаг хуваагч үүсдэг. Нийт энерги бодит тоо хэвээр байхын тулд масс нь хуурмаг тоо байх ёстой.
Урвуу энерги-хурдны хамаарал
Тахионы хамгийн эсрэг интуитив шинж чанаруудын нэг бол энергийн өөрчлөлтөд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлдэг явдал юм. Энгийн бодисын хувьд энерги нэмэгдүүлэх нь хурдыг нэмэгдүүлдэг. Тахионы хувьд энерги алдах нь хурдыг нэмэгдүүлдэг. Тахионы энерги тэг рүү ойртоход хурд нь хязгааргүй ихэд ойртоно.
3. Квант талбайн онол ба мөр онол дахь тахион
Квант талбайн онолд тахион нь гэрлээс хурдан хөдөлдөг бөөм биш харин системийн тогтворгүй байдлын шинж тэмдэг гэж ойлгогддог. Хуурмаг масстай талбай нь потенциал энергийн дээд цэг дээр суусан тохиргоог илэрхийлдэг. Энэ тогтворгүй байдлыг тахион конденсаци гэж нэрлэгддэг үйл явцаар шийддэг. Хамгийн алдартай жишээ бол Хиггсийн талбай юм.
Дүгнэлт
Тахион бол гоёмсог математик сонирхолтой зүйл бөгөөд чухал онолын хэрэгсэл хэвээр байна. Гэрлээс хурдан хөдөлдөг физик бөөмс хэзээ ч илрээгүй боловч хуурмаг масс ба тахион талбарын математик нь квант талбайн онол ба ертөнц дахь массын гарал үүслийн талаарх манай орчин үеийн ойлголтод чухал юм.