Ученые Варшавского и Оксфордского университетов выяснили, что гипотетические частицы тахионы, которые могут двигаться со скоростью выше скорости света, не противоречат теории относительности Эйнштейна. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D.
До недавнего времени считалось, что тахионы не вписываются в специальную теорию относительности из-за нескольких причин. К ним относится, например, нестабильность основного состояния тахионного поля, из-за чего такие частицы могли бы образовывать лавины. Во-вторых, изменение системы отсчета наблюдателя приводило бы к изменению числа частиц. Наконец, энергия сверхсветовых частиц могла бы принимать отрицательные значения.
Исследователи обнаружили, что эти трудности возникают из-за так называемых граничных условий, определяющих физические процессы. Оказалось, что для описания квантовых процессов с участием тахионов необходимо учитывать как начальное, так и конечное состояние системы.
Для вычисления вероятности квантового процесса с тахионами требуется информация о будущем конечном состоянии. После включения этого аспекта в теорию все ранее известные трудности исчезли, и теория тахионов стала математически последовательной.
Авторы исследования также предсказывают, что расширение граничных условий приводит к новому типу квантовой запутанности, смешивающей прошлое и будущее состояния. Этот аспект отсутствует в традиционной теории частиц. В статье также обсуждается, могут ли такие тахионы быть обнаружены в реальности или они остаются чисто математической возможностью.
По мнению авторов, тахионы не только возможны, но и являются важным компонентом процесса спонтанного нарушения симметрии, ответственного за образование материи. Это может означать, что возбуждения поля Хиггса до нарушения симметрии могли перемещаться со сверхсветовой скоростью в вакууме.