Perguntas frequentes
Perguntas comuns sobre taquions, respondidas
Conceitos basicos
O que exatamente e um taquion?
Um taquion e uma particula hipotetica que sempre viaja mais rapido que a velocidade da luz. Ao contrario da materia ordinaria que nunca pode alcancar a velocidade da luz, os taquions nunca podem desacelerar ate a velocidade da luz: existem permanentemente no ambito superluminal. A palavra vem do grego "tachys" que significa veloz.
Os taquions realmente existem?
Nenhuma evidencia experimental de taquions jamais foi encontrada, apesar de decadas de buscas. Eles permanecem como particulas puramente teoricas que sao matematicamente possiveis dentro da relatividade especial, mas enfrentam desafios significativos quando combinados com outras teorias da fisica. A maioria dos fisicos acredita que provavelmente nao existem como particulas reais.
Quem descobriu os taquions?
Os taquions nao foram descobertos, foram propostos. O fisico Gerald Feinberg cunhou o termo e desenvolveu a teoria do taquion em seu artigo de 1967 "Possibility of Faster-Than-Light Particles". E.C.G. Sudarshan desenvolveu independentemente ideias semelhantes na mesma epoca. Fisicos anteriores, incluindo Richard Tolman, consideraram particulas superluminais desde 1917.
A que velocidade viajam os taquions?
Os taquions viajam a velocidades superiores a da luz (c), mas nao existe uma unica velocidade taquionica: diferentes taquions poderiam viajar a diferentes velocidades, todas superiores a c. Teoricamente, a velocidade de um taquion aumenta a medida que ele perde energia. A velocidade infinita, um taquion teria energia zero, enquanto a velocidade da luz (que nunca pode alcancar), teria energia infinita.
Fisica e propriedades
Por que os taquions tem massa imaginaria?
Na relatividade especial de Einstein, a relacao entre energia, momento e massa exige que particulas superluminais tenham massa de repouso imaginaria (um multiplo da raiz quadrada de -1). Isso nao significa que sejam "imaginarias" no sentido de irreais, mas sim que e uma propriedade matematica necessaria para que as equacoes funcionem. A massa imaginaria permite que os taquions tenham energia e momento reais enquanto viajam mais rapido que a luz.
Viajar mais rapido que a luz viola a teoria da relatividade de Einstein?
Nao, os taquions nao violam a relatividade especial, na verdade sao consistentes com sua matematica. A teoria de Einstein estabelece que nada pode ser acelerado de uma velocidade inferior a da luz para uma superior, nao que nada possa existir viajando mais rapido que a luz. Os taquions sempre teriam sido superluminais desde sua criacao. No entanto, levantam serias questoes sobre a causalidade que desafiam nossa compreensao do mundo fisico.
Qual e a diferenca entre taquions e fotons?
Fotons (particulas de luz) viajam exatamente a velocidade da luz e tem massa zero. Taquions viajariam mais rapido que a luz e teriam massa imaginaria. Fotons sao particulas reais que observamos constantemente. Taquions sao hipoteticos e nunca foram detectados. Alem disso, enquanto adicionar energia a um foton aumenta sua frequencia, adicionar energia a um taquion o desaceleraria.
Os taquions podem interagir com a materia normal?
Isso e desconhecido. Se os taquions existem, poderiam interagir por meio de forcas gravitacionais ou eletromagneticas, ou poderiam ter suas proprias interacoes unicas. No entanto, qualquer interacao forte com a materia normal os tornaria mais faceis de detectar. O fato de nao termos detectado taquions sugere que ou nao existem ou interagem muito fracamente com a materia ordinaria.
Viagem no tempo e causalidade
Os taquions podem ser usados para viagem no tempo?
Em teoria, os taquions parecem viajar para tras no tempo em certos referenciais de acordo com a relatividade especial. No entanto, isso nao significa que possam ser usados para viagem no tempo pratica. A maioria dos fisicos acredita que, mesmo que os taquions existam, deve haver algum principio impedindo seu uso para enviar informacao ao passado, o que criaria paradoxos. A "conjectura de protecao cronologica" sugere que a natureza impede paradoxos temporais.
O que sao antitelefones taquionicos?
Um antitelefone taquionico e um experimento mental que mostra como os taquions poderiam teoricamente ser usados para enviar mensagens ao passado. Escolhendo cuidadosamente os referenciais e enviando sinais taquionicos de ida e volta, seria possivel criar uma curva temporal fechada permitindo comunicacao com o passado. Este e um dos principais problemas teoricos com os taquions: ninguem encontrou uma resolucao satisfatoria para este paradoxo.
O que e o "principio de reinterpretacao"?
Proposto por Gerald Feinberg, este principio sugere que um taquion viajando para tras no tempo em um referencial pode ser reinterpretado como um anti-taquion viajando para frente no tempo em outro referencial. Isso ajuda a manter alguma consistencia, mas nao resolve completamente todos os problemas de causalidade.
Os taquions poderiam causar paradoxos temporais?
Potencialmente sim, o que e uma das razoes pelas quais a maioria dos fisicos e cetica sobre sua existencia. Se os taquions pudessem transportar informacao e ser controlados, poderiam permitir criar situacoes onde se recebe uma mensagem antes de ela ser enviada, ou ate impedir a si mesmo de envia-la. As leis da fisica como as entendemos deveriam prevenir tais paradoxos, mas exatamente como permanece incerto se os taquions existem.
Deteccao e observacao
Como os cientistas procuram taquions?
Os pesquisadores buscam taquions de varias maneiras: medindo velocidades de particulas em aceleradores, analisando a sincronizacao de raios cosmicos, procurando particulas com massa ao quadrado negativa, buscando radiacao Cherenkov no vacuo e observando eventos astronomicos em busca de precursores superluminais. Apesar de buscas extensivas ao longo de decadas, nenhum taquion foi encontrado.
Alguem ja detectou um taquion?
Nenhuma deteccao confirmada de taquion jamais foi feita. Houve anomalias experimentais que brevemente sugeriram particulas superluminais (como o resultado de neutrinos OPERA em 2011), mas todas foram rastreadas a erros experimentais ou explicacoes convencionais. Os experimentos atuais impoem limites muito rigorosos as propriedades dos taquions.
Os neutrinos sao taquions?
Nao. Embora alguns experimentos iniciais com neutrinos tenham sugerido valores de massa ao quadrado negativos, medicoes de precisao modernas confirmaram que os neutrinos tem massa pequena, mas positiva. O experimento KATRIN e outros descartaram definitivamente neutrinos taquionicos. Os neutrinos viajam muito proximo da velocidade da luz, mas ainda mais devagar que a luz.
O que aconteceria se detectassemos um taquion?
Uma deteccao confirmada de um taquion seria revolucionaria para a fisica. Nos forcaria a reconsiderar nossa compreensao da causalidade, do tempo e da estrutura do espaco-tempo. Provavelmente levaria a novas teorias conectando a mecanica quantica, a relatividade e potencialmente a gravidade quantica. No entanto, a maioria dos fisicos considera extremamente improvavel tal descoberta.
Teoria e aplicacoes
O que sao "campos taquionicos" na teoria quantica de campos?
Na teoria quantica de campos, um campo taquionico e aquele com massa ao quadrado negativa. Em vez de representar particulas superluminais reais, esses campos indicam instabilidade do vacuo. O campo "desce" a um minimo estavel por meio de um processo chamado condensacao taquionica. Este mecanismo e importante para compreender a quebra espontanea de simetria e o mecanismo de Higgs.
Como os taquions se relacionam com a teoria de cordas?
Na teoria de cordas, os taquions aparecem como estados fundamentais em certas configuracoes, particularmente na teoria de cordas bosonicas. No entanto, indicam estados instaveis em vez de particulas fisicas superluminais. A condensacao taquionica na teoria de cordas descreve como D-branas instaveis decaem para configuracoes estaveis. A teoria de supercordas, que inclui fermions, e livre de taquions em seu estado fundamental estavel.
Os taquions poderiam explicar a energia escura ou a materia escura?
Alguns cosmologos propuseram campos taquionicos como modelos para a energia escura, a forca misteriosa que acelera a expansao cosmica. Esses modelos utilizam as propriedades matematicas dos campos taquionicos, mas nao envolvem particulas superluminais reais. Nao ha evidencias sugerindo que os taquions estejam relacionados a materia escura, que se comporta como particulas massivas de movimento lento.
Por que estudar taquions se provavelmente nao existem?
Os taquions servem como ferramentas teoricas importantes para compreender os limites de nossas teorias fisicas, explorar a causalidade e o tempo, testar a consistencia de referenciais matematicos e estudar fenomenos como a quebra de simetria. Mesmo que os taquions fisicos nao existam, o conceito ajuda os fisicos a investigar questoes profundas sobre a natureza do espaco-tempo e da mecanica quantica.
Conceitos errados comuns
Podemos usar taquions para comunicacao ou viagem superluminal?
Nao. Mesmo que os taquions existam, nao ha maneira conhecida de produzi-los, controla-los ou detecta-los por demanda. Mais importante, usa-los para comunicacao provavelmente violaria a causalidade e criaria paradoxos temporais. A maioria dos fisicos acredita que, se os taquions existem, devem existir principios fundamentais impedindo seu uso para sinalizacao.
O emaranhamento quantico esta relacionado aos taquions?
Nao. Embora o emaranhamento quantico produza correlacoes mais rapidas que a luz, ele nao pode transmitir informacao mais rapido que a luz, portanto nao envolve taquions. O emaranhamento e um fenomeno puramente de mecanica quantica, totalmente consistente com a relatividade especial e a impossibilidade de sinalizacao superluminal.
Os taquions sao a mesma coisa que o motor warp?
Nao. Os taquions sao particulas hipoteticas que viajam atraves do espaco mais rapido que a luz. Os conceitos de motor warp (como o motor de Alcubierre) envolvem distorcer o proprio espaco-tempo para permitir uma viagem efetiva superluminal sem violar a relatividade. Ambos sao especulativos, mas sao ideias completamente diferentes baseadas em fisica distinta.
Os taquions tem energia infinita?
Nao. Este e um conceito errado comum. Embora os taquions a velocidade da luz teriam energia infinita (por isso nao podem desacelerar ate a velocidade da luz), os taquions viajando mais rapido que a luz tem energia finita. Na verdade, a medida que um taquion acelera, sua energia diminui, aproximando-se de zero a velocidade infinita.