La teoría de cuerdas y taquiones

Un problema más grande que las partículas sin masa de la teoría de cuerdas en la década de 1970 fue la taquiones, una partícula predicha por la teoría de cuerdas bosónico que viaja más rápido que la velocidad de la luz. Bajo una teoría de cuerdas bosónico consistente, las fórmulas matemáticas exigían que existen taquiones, pero la presencia de taquiones en una teoría representa una inestabilidad fundamental en la teoría.

Las soluciones que contienen los taquiones siempre decaerán en otro, la solución de menor energía - posiblemente en un ciclo sin fin. Por esta razón, los físicos no creen que realmente existen taquiones, incluso si una teoría se ve inicialmente como que contiene tales partículas.

Estrictamente hablando, la teoría de la relatividad de Einstein no prohíbe absolutamente un objeto de viajar más rápido que la velocidad de la luz. Lo que dice es que se necesitaría una cantidad infinita de energía para que un objeto acelerar a la velocidad de la luz.

Por lo tanto, en cierto sentido, el taquión seguiría siendo compatible con la relatividad, porque sería siempre se mueve más rápido que la velocidad de la luz (y que no siempre tienen que acelerar a la velocidad).

Matemáticamente, la hora de calcular la masa y la energía usando la relatividad de un taquión, contendría los números imaginarios. (Un número imaginario es la raíz cuadrada de un número negativo).

Esto fue exactamente como ecuaciones de la teoría de cuerdas predice la tachyon: Ellos fueron consistentes únicamente si existían partículas con masa imaginaria. Pero, ¿qué es la masa imaginaria? ¿Qué es una energía imaginaria? Estas imposibilidades físicas dan lugar a los problemas con los taquiones.

La presencia de taquiones no es de ninguna manera única de la teoría de cuerdas bosónico. Por ejemplo, el modelo estándar contiene un cierto vacío en el que el Higgs Higgs es realmente un tipo de tachyon también. En este caso, la teoría no se inconsistent- sólo significa que la solución que se aplicó no era una solución estable.

Es como tratar de colocar una bola en la parte superior de una colina - cualquier ligero movimiento hará que la bola ruede en un valle cercano. Del mismo modo, esta solución tachyon se desintegra en una solución estable sin la tachyons.

Por desgracia, en el caso de la teoría de cuerdas bosónico, no había manera clara para averiguar lo que sucedió durante la descomposición, o incluso si la solución terminó en una solución estable después de desintegrarse en un estado de energía más bajo.

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Con todos estos problemas, los físicos no ven estos taquiones como partículas reales que existen, sino más bien como objetos matemáticos que se caen de la teoría como una señal de ciertos tipos de inestabilidades inherentes. Cualquier solución que contiene los taquiones rápidamente decae debido a estas inestabilidades.

Algunos físicos (y autores de ciencia ficción) han explorado las nociones de cómo tratar a los taquiones como partículas reales. Pero por ahora, sólo saben que los taquiones eran una de las cosas que hicieron los físicos decidir, en su momento, que la teoría de cuerdas bosónico fue un fracaso.