Sa standard model ng particle physics at sa teorya ng espesyal na relatibidad ni Albert Einstein, ang bilis ng liwanag sa vacuum (c) ang nagsisilbing ganap na kosmikong limitasyon sa bilis para sa lahat ng kilalang anyo ng materya at impormasyon. Gayunpaman, ang matematikal na balangkas ng relatibidad ay hindi tahasang nagbabawal sa pag-iral ng mga particle na palaging mas mabilis sa liwanag. Ang mga hipotetikal na entidad na ito ay kilala bilang tachyons.
1. Ang Historikal na Pinanggalingan ng Tachyons
Ang konsepto ng mga particle na mas mabilis sa liwanag ay nagsimula noong unang bahagi ng ika-20 siglo. Noong 1917, nakilala ng pisikong si Richard Tolman na ang FTL na paglalakbay sa loob ng balangkas ng espesyal na relatibidad ay magdudulot ng paglabag sa sanhi, na kilala sa "tachyonic antitelephone" paradox.
Ang pisikong si Gerald Feinberg ang lumikha ng terminong ito at nagpaunlad ng tachyon theory sa kanyang papel noong 1967 na inilathala sa Physical Review. Ang pangalan ay nagmula sa salitang Griyego na tachys na ang ibig sabihin ay "mabilis." Hinati ni Feinberg ang lahat ng materya sa tatlong klase:
- Bradyons: Mga particle na may totoong masa na palaging mas mabagal sa c (hal. protons, electrons).
- Luxons: Mga particle na walang masa na gumagalaw sa eksaktong c (hal. photons).
- Tachyons: Mga hipotetikal na particle na may haka-hakang masa na palaging mas mabilis sa c.
2. Haka-hakang Masa
Para maunawaan ang tachyons, kailangan nating suriin ang relativistic energy-momentum equation:
Kung ang bilis (v) ay mas malaki sa c, ang masa ng particle (m₀) ay kailangang maging isang imaginary number para manatiling totoo ang enerhiya (E). Ito ay nagdudulot ng isang kontra-intuitive na katangian: kapag nawalan ng enerhiya ang tachyon, tumataas ang bilis nito. Sa zero na enerhiya, ang bilis nito ay magiging walang hanggan.
3. Tachyons sa Quantum Field Theory at String Theory
Sa modernong pisika, ang tachyon ay nagpapakita ng isang kawalang-katatagan sa sistema, hindi isang totoong particle na mas mabilis sa liwanag. Ang field na may haka-hakang masa (tachyonic field) ay nakaupo sa lokal na maximum ng potensyal na enerhiya nito. Ang kawalang-katatagan na ito ay naresolba sa pamamagitan ng Tachyon Condensation, kung saan ang field ay "gumulong" pababa sa isang matatag na minimum.
Ang pinakatanyag na halimbawa ay ang Higgs field. Bago ang spontaneous symmetry breaking, ang Higgs field ay teknikal na tachyonic. Nang gumulong pababa ang field, sinira nito ang electroweak symmetry at binigyan ng masa ang mga pundamental na particle.
4. Mga Eksperimento at ang OPERA Anomaly
Sa loob ng mga dekada, ang mga pisiko ay naghanap ng tachyons gamit ang mga cosmic ray detector at particle accelerator. Walang ebidensya ang natuklasan.
Ang pinakatanyag na kaso ay ang OPERA neutrino anomaly noong 2011. Iniulat ng OPERA collaboration na ang mga muon neutrino na pinaputok mula sa CERN ay dumating nang 60 nanosecond bago ang liwanag. Ngunit ang mga kasunod na imbestigasyon ay natuklasan na ang anomalya ay resulta ng isang maluwag na fiber optic cable. Matapos maitama, nakumpirma na ang bilis ng neutrino ay umaayon sa bilis ng liwanag.
Konklusyon
Ang tachyons ay nananatiling isang magandang matematikal na kuryosidad at isang mahalagang teoretikal na kasangkapan. Bagama't ang mga totoong particle na mas mabilis sa liwanag ay hindi pa kailanman naobserbahan, ang matematika ng haka-hakang masa at tachyon condensation ay sentral sa ating modernong pagkaunawa sa quantum field theory at ang pinagmulan ng masa sa sansinukob.