Hypotetisk partikkelkalender: 17. desember – Tachyoner

Hvilke partikler finnes i naturen? Vi vet om en hel del – men vi vet også at det må være flere igjen å finne. [Bilde: http://www.particlezoo.net]

Tachyoner – partikler som flyr fortere enn lyset?

Vi vet i dag omtrent hvilke partikler naturen består av. Samtidig er det mange mysterier igjen å forstå, og flere av dem antyder at det finnes enda flere partikler der ute enn de vi har oppdaget hittil. Men hvilke? Hva slags egenskaper må de ha, hvordan kan de lages, og ikke minst hvordan kan de eventuelt oppdages? I den stille adventstid gir kollokvium deg en hypotetisk partikkel hver dag, og ser fremover mot de store oppdagelsene fysikere kan håpe å gjøre i årene som kommer.

Bak dagens luke møter vi science fiction-genrens favorittpartikkel: Tachyonet. Dens eneste viktige egenskap: Den flyr fortere enn lyset. I følge dagens fysikk er dette umulig, dermed er også tachyonet umulig, og der burde vel egentlig visa endt. Men sånn er det så klart ikke. For hva om…?

Først og fremst: Hva er greia med lyshastigheten? Som navnet antyder så er det hastigheten som lys går med. Lyset fra sola bruker omtrent åtte minutter på å nå frem til jorda, og fire år på å nå frem til vår nærmeste nabostjerne. Og hva er lys? Jo det er masseløse partikler kalt fotoner. «Lyshastigheten» er egentlig den farten som masseløse partikler flyr med. Så fort partiklene får en masse så sier teorien – i dette tilfellet Einsteins spesielle relativitetsteori – at det vil kreve uendelig mye energi å få dem til å fly like fort som lyset. Skal noe «gå fortere enn lyset» må det dermed ha mer enn uendelig mye energi, og der bryter ting liksom litt sammen…

Diskusjoner om tachyoner har en lei tendens til å skli over i det alternative. Dette bildet er fullt av det rene, skjære bullshit, men litt artig er det jo...

Diskusjoner om tachyoner har en lei tendens til å skli over i det alternative. Dette bildet er fullt av det rene, skjære bullshit, men litt artig er det jo…

Det er tre mulige veier rundt dette.

Den ene er at relativitetsteorien er gal. Dette er så klart mulig, men vi har testet akkurat denne delen av den veldig, veldig godt. CERNs LHC og dens diverse kolleger rundt om i verden er i bunn og grunn enorme eksperimenter som sjekker antakelsen om lyshastigheten om og om igjen. Vi måler hvor fort protonene flyr rundt i LHC, og samma hvor mye energi vi dytter på dem med så får vi dem ikke opp over lysets hastighet. (Det finnes mange andre typer tester av dette også…)

Den andre veien er at partiklene kan ha «negativ masse», hva nå det skulle innebære. I den virkelige verden er det vanskelig å forstå, men i en ligning er det jo bare å slenge på et minustegn og se hva som skjer. Det var dette fysikeren Gerald Feinberg gjorde i en artikkel i 1967 da begrepet «tachyon» først ble introdusert. Dessverre ble det raskt vist at heller ikke dette ville gi oss partikler som gikk raskere enn lyset, men ideen om tachyonet ble hengende likevel.

Den tredje muligheten er – som alltid – at naturen har en eller annen overraskelse på lager. Til tross for at tachyoner kan vises å forårsake alskens ekle tidsparadokser hvis de finnes, så er det mange som har prøvd å utvide partikkelfysikken for å gi plass for dem. Hva om de finnes, men ikke kan oppdages ved hjelp av partikler som går under lyshastigheten – og at det dermed finnes to universer, ett over og ett under «fartsgrensen»? Gøy tanke, men umulig å teste… Hva om noen spesielle partikler – oftest nøytrinoene – kan hoppe mellom tilstander over og under lyshastigheten, slik vi vet at kvantetilstander kan hoppe på andre måter? Det var dette som ble brukt som teoretisk grunnlag da hele verden våren 2012 en stund trodde at OPERA-eksperimentet hadde målt tachyoner og «Einstein var død» (igjen…). Slik var det ikke – det var heller en kabel som var dårlig festet et sted dypt inne i et uhyre komplisert eksperiment.

De færreste fysikere tror på tachyoner… Men samtidig er de fleste av oss veldig glade i science fiction, og noe må vi jo gi forfattene å jobbe med hvis vi skal få spennende space operas å lese eller se på. Tachyonene er en av de ideene som er for enkel og besnærende til å dø, samtidig som den er for umulig til å være sann.

Såvidt vi vet i dag, da.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+-bilde

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s