Los taquiones son partículas hipotéticas que viajan a velocidades superiores a la velocidad de la luz. Estas partículas superlumínicas son el “enfant terrible” de la física moderna. Hasta hace poco, se las consideraba generalmente como entidades que no encajaban en la teoría especial de la relatividad. Sin embargo, un artículo publicado recientemente en Physical Review D por físicos de la Universidad de Varsovia y la Universidad de Oxford ha demostrado que muchos de estos prejuicios eran infundados. Los taquiones no sólo no están prohibidos por la teoría, sino que nos permiten comprender mejor su estructura causal.
El movimiento a velocidades superiores a la velocidad de la luz es uno de los temas más controvertidos de la física. Las partículas hipotéticas que podrían moverse a velocidades superlumínicas, llamadas taquiones (del griego tachýs – rápido, veloz), son el ‘enfant terrible’ de la física moderna. Hasta hace poco, se las consideraba ampliamente como creaciones que no encajan en la teoría especial de la relatividad.
Hasta ahora se conocían al menos tres razones para la no existencia de taquiones dentro de la teoría cuántica. La primera: se suponía que el estado fundamental del campo del taquión era inestable, lo que significaría que tales partículas superlumínicas formarían ‘avalanchas’. La segunda: se suponía que un cambio en el observador inercial llevaría a un cambio en el número de partículas observadas en su sistema de referencia, pero la existencia de, por ejemplo, siete partículas no puede depender de quién las esté observando. La tercera razón: la energía de las partículas superlumínicas podría tomar valores negativos. Mientras tanto, un grupo de autores: Jerzy Paczos, que realiza su doctorado en la Universidad de Estocolmo, Kacper Dębski, que termina su doctorado en la Facultad de Física, Szymon Cedrowski, estudiante de último año de Física (Estudios en Inglés), y cuatro investigadores más experimentados: Szymon Charzyński, Krzysztof Turzyński, Andrzej Dragan (todos de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia) y Artur Ekert de la Universidad de Oxford, acaban de señalar que las dificultades con los taquiones hasta ahora tenían una causa común. Resultó que las ‘condiciones de contorno’ que determinan el curso de los procesos físicos incluyen no sólo el estado inicial sino también el estado final del sistema. Los resultados del equipo internacional de investigadores acaban de publicarse en la prestigiosa revista “Physical Review D”.
Mezcla de pasado y futuro
En pocas palabras: para calcular la probabilidad de un proceso cuántico que implique taquiones, es necesario conocer no sólo su estado inicial pasado, sino también su estado final futuro. Una vez que este hecho se incorporó a la teoría, todas las dificultades mencionadas anteriormente desaparecieron completamente y la teoría de los taquiones se volvió matemáticamente consistente. “Es un poco como la publicidad en Internet – un sencillo truco puede solucionar tus problemas”, – dice Andrzej Dragan, principal inspirador de todo el esfuerzo de investigación. “La idea de que el futuro puede influir en el presente en lugar de que el presente determine el futuro no es nueva en física. Sin embargo, hasta ahora, este tipo de visión ha sido, en el mejor de los casos, una interpretación poco ortodoxa de ciertos fenómenos cuánticos, y esta vez nos vimos obligados a esta conclusión por la propia teoría. Para ‘hacer espacio’ para los taquiones tuvimos que expandir el espacio de estados”, concluye Dragan.
Los autores también predicen que la expansión de las condiciones de contorno tiene sus consecuencias: aparece un nuevo tipo de entrelazamiento cuántico en la teoría, mezclando pasado y futuro, que no está presente en la teoría de partículas convencional. El artículo también plantea la cuestión de si los taquiones descritos de esta manera son puramente una ‘posibilidad matemática’ o si es probable que se observen algún día tales partículas. Según los autores, los taquiones no sólo son una posibilidad, sino que, de hecho, son un componente indispensable del proceso de ruptura espontánea responsable de la formación de la materia. Esta hipótesis significaría que las excitaciones del campo de Higgs, antes de que la simetría se rompiera espontáneamente, podrían viajar a velocidades superlumínicas en el vacío.
Facultad de Física de la Universidad de Varsovia
La física y la astronomía en la Universidad de Varsovia aparecieron en 1816 como parte de la entonces Facultad de Filosofía. En 1825, se estableció el Observatorio Astronómico. Actualmente, la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia está compuesta por los siguientes institutos: Física Experimental, Física Teórica, Geofísica, el Departamento de Métodos Matemáticos en Física y el Observatorio Astronómico. La investigación abarca casi todas las áreas de la física moderna en escalas desde la cuántica hasta la cosmológica. El personal docente e investigador de la Facultad está formado por más de 250 profesores universitarios. En la Facultad de Física de la UW estudian unos 1.100 alumnos y más de 170 doctorandos. La Universidad de Varsovia se encuentra entre las 150 mejores universidades del mundo, formando en el campo de la física según el Global Ranking of Academic Subjects de Shanghái.
PUBLICACIÓN CIENTÍFICA:
Jerzy Paczos, Kacper Dębski, Szymon Cedrowski, Szymon Charzyński, Krzysztof Turzyński, Artur Ekert, Andrzej Dragan, Teoría cuántica de campos covariantes de los taquiones, Phys. Rev. D 109 (2024) DOI: 10.1103/PhysRevD.110.015006
CONTACTO:
Andrzej Dragan, Facultad de Física de la Universidad de Varsovia
correo electrónico: dragan@fuw.edu.pl
teléfono +48 22 55 32 927
SITIOS WEB RELACIONADOS WWW:
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Revista
Physical Review D
Título del artículo
Teoría cuántica de campos covariantes de los taquiones
Fecha de publicación del artículo
9-Jul-2024
