ТАХИОНЫ

ТАХИОНЫ

- гипотетич. частицы, скорость к-рых превышает скорость света в вакууме с. Т. как объекты, описывающиеся одним из неприводимых представлений Пуанкаре группы, впервые введены Ю. Вигнером [1 ]. Задача о нахождении эл.-магн. поля, создаваемого электрич. зарядом, движущимся со сверхсветовой скоростью, рассматривалась гораздо раньше О. Хевисайдом (О. Heaviside, 1888) и А. Зоммерфельдом (A. Sommerfeld, 1904). Экспериментально Т. не обнаружены, однако неизвестны и логически неуязвимые теоретич. опровержения их существования. Из релятивистского соотношения между энергией и импульсом частицы р= и/с²( и - скорость частицы) вытекает выражение для квадрата собственной массы М Т.:

т. <е. при и>с М²<0. Т. о., собственная масса Т. оказывается мнимой: M = im, а его энергия с увеличением скорости убывает:

Существованию свободных Т. противоречит принцип причинности, согласно к-рому временная последовательность событий, связанных физ. сигналом, не может быть обращена никаким выбором системы отсчёта (причина всегда предшествует во времени следствию). Для пояснения рассмотрим пространственно-временные события ( х₁, t₁ )и (x₂, t₂), связанные тахионным сигналом, т. <е.

Тогда в системе отсчёта, к-рая движется со скоростью u, удовлетворяющей условию c/u<u/c<1, имеем, согласно преобразованию Лоренца, т. е. причина и следствие меняются местами в противоречии с принципом причинности.

Однако принцип причинности, возможно, нарушается на микроскопич. масштабах (см. Причинности принцип, Нелокальная квантовая теория поля), и, следовательно, на таких масштабах существование Т. не исключается.

Идея о возможности существования Т. на макроскопич. масштабах впервые опубликована Я. П. Терлецким в 1960 [2, 3]. Он предположил, что в основе физ. принципа причинности должно лежать второе начало термодинамики - закон возрастания энтропии. Поскольку второе начало может нарушаться во флуктуациях, то сверхсветовые процессы вполне допустимы как явления флуктуац. характера (в частности, и на макроуровне).

Т. должны обладать необычными свойствами. Хотя они не могут переносить информацию (негэнтропию; см. Теория информации), но вполне могут связывать события, если эту связь понимать не как следование во времени (причинность), а как взаимную обусловленность (обобщённую причинность), выражающуюся в равноправии связываемых событий. Т. о., нельзя говорить раздельно о поглощении или испускании Т. в к.-л. точках, а следует рассматривать это как единый процесс испускания-поглощения, связывающий две точки. Необходимо подчеркнуть принципиальное отличие Т. от обычных частиц, состоящее в том, что Т. не только никогда не может находиться в покое, но в нек-рой системе отсчёта его скорость оказывается бесконечной. Действительно, скорость uтакой системы находится из условия t₂ = t₁, откуда u= с²/u. В указанной системе отсчёта Т. выглядит как на мгновение возникающий объект, вытянутый вдоль прямой линии, соединяющей точки испускания-поглощения.

К процессам, в к-рых могли бы участвовать Т., можно отнести, напр., обмен виртуальными частицами или перенос возбуждений внутри частиц как протяжённых объектов (нелокальная теория поля, теория солитонов). Т. как переносчики подобных взаимодействий и как реальные частицы рассматривались многими авторами. Одними из первых это сделали С. Танака [4], О. Биланюк, В. Дешпанд и Е. Сударшан [5], Г. Фейнберг [6], Э. Реками [7, 8] и др. В частности, Танака впервые построил непротиворечивую квантовую теорию Т. В его теории Т. появляются только во взаимодействиях с др. частицами (в промежуточных состояниях), но не в свободном состоянии, что приводит теорию в соответствие с принципом причинности.

Лит.:1) Wigner E., Unitary representations of the inhomogeneous Lorentz group, "Ann. of Math.", 1939, v. 40, p. 149; 2) Терлецкий Я. П., Принцип причинности и второе начало термодинамики, "ДАН СССР", 1960, т. 133, № 2, с. 329; 3) Терлецкий Я. П., Парадоксы теории относительности, М., 1966; 4) Tanaka S., Theory of matter with superlight velocity, "Progr. Theor. Phys.", 1960, v. 24, p. 171; 5) Bilaniuk O. M. P., Deshpande V. K., Sudar-shan E.G., Metarelativity, "Amer. J. Phys.", 1962, v. 30, p. 718; 6) Feinberg G., Possibility of faster-than-light particles, "Phys. Rev.", 1967, v. 159, p. 1089; 7) Recami E., Esistono i tachioni?, "Giornale di Fisica", 1969, v. 10, p. 195; 8) Recami E., Mignani R., Classical theory of tachyons, "Riv. del Nuovo Cim.", 1974, v. 4, ser. 2, p. 209; Фрёман П. О., Исторические основания тахионной концепции, "Вестник Росс, ун-та дружбы народов. Сер. физич.", 1993, № 1. с. 160. Ю. П. Рыбаков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.