¿Qué pasa si se encuentra una partícula más rápida que la luz?

¿Cuál será la consecuencia (graves) sobre las leyes de la física si se descubre una partícula que viaja más rápido que la luz ?

Estoy buscando una respuesta más general para que un estudiante de secundaria pueda entender. ¿O no es posible explicar a un estudiante de secundaria sin contextualizar la relatividad especial?

Respuestas (3)

Según Günter Nimtz , ya hemos medido velocidades superlumínicas.

Muchos (¿la mayoría?) físicos no están de acuerdo con la interpretación de Nimtz de sus resultados experimentales, probablemente debido principalmente al hecho de que los taquiones violan potencialmente la causalidad (recuerde que según la relatividad especial, más rápido que la luz significa retroceder en el tiempo cuando se mira desde un punto diferente). ¡marco de referencia!).

Sin embargo, según Recami, la relatividad especial se puede extender para incluir taquiones sin violar la causalidad (consulte este PDF si puede soportar la física).

Realmente no he investigado el problema en detalle (he estado planeando leer este número de Annalen der Physik durante algún tiempo, pero nunca lo logré), pero mi intuición es que las interacciones taquiónicas podrían ser reales. (Dudo en llamarlas partículas taquiónicas porque necesariamente tendrán algunas características bastante extrañas para ser consistentes con la relatividad especial).

Si el análisis de Recami es correcto, los taquiones no se pueden usar para hacer nada útil como cometer el asesinato perfecto (paradoja de Bell) o responder preguntas antes de que se hagan cuando se usa un antiteléfono (paradoja de Tolman-Regge). Entonces, incluso si existen, las implicaciones podrían estar lejos de ser trascendentales.

La situación podría resultar similar a la "acción espeluznante a distancia" debido al enredo: cuando se descubrió por primera vez, hubo mucha controversia, pero al final la comunidad física simplemente se encogió de hombros y aceptó que el mundo es un poco más extraño que nosotros. anteriormente asumió y siguió adelante.

La razón por la que no agregué su pdf es porque me pidió una respuesta general ( no demasiado complicada );-)
Una aplicación útil (no en el sentido de la vida cotidiana ;-) ...) de los taquiones se conoce con el nombre de condensación de taquiones , presentada originalmente por Ashoke Sen. Los taquiones que se producen en este contexto pueden, por ejemplo, ser útiles para impulsar los primeros inflación cósmica . Así que los taquiones no tienen por qué ser catastróficos para la física. Esto es solo un comentario porque me da pereza explicarlo :-P.
@CrazyBuddy Hm, no duele, si la pregunta obtiene algunas respuestas para las personas que también pueden soportar una física un poco más complicada :-). El OP aún puede elegir lo que más le gusta aceptar.
@Christoph: Gracias por el PDF. El Antiteléfono Taquiónico es un buen ejemplo para empezar el artículo... :-)
@Dilaton: corríjame si me equivoco, pero los campos de imo con masa imaginaria (taquiones QFT) no conducen a partículas superlumínicas (taquiones SR); simplemente se les llama con el mismo nombre para pasas histéricas y porque puede (pero necesita no) describe este último a través de una masa imaginaria también
@Christoph sí, son inestabilidades más correctas. Sin embargo, en los campos QFT con masa negativa al cuadrado también se les llama taquiones y pueden comportarse como partículas. ¿Es "pasas histéricas" en su comentario un error tipográfico? Primero pensé que tenía algo que ver con que algunas personas se pusieran histéricas con los taquiones :-D
@Christoph gracias por el enlace, no sabía nada de esto...
Una exposición más completa de Recami, que parece ser a lo que otras personas en el campo se han referido, es Riv Nuovo Cimento 9 (1986) 1, disponible en dinamico2.unibg.it/recami/scientific.htm . Recami hace referencia a un artículo anterior de V. Gorini, "Linear Kinematical Groups", Commun Math Phys 21 (1971) 150, que está disponible aquí: projecteuclid.org/… . Gorini demuestra un teorema de no-go que dice que no se pueden extender las transformaciones de Lorentz a velocidades superlumínicas, manteniendo una lista deseada de 6 propiedades...
... resumido en la sec. 3.2 de Recami. en seg. 14 de Recami, cataloga un montón de formas posibles de hacer teorías viables violando una de estas 6 propiedades. Sin embargo, no parece haber nada en el catálogo que sea atractivo o haya dado sus frutos desde 1986.

Aunque no hemos observado ninguna partícula que viaje más rápido que la luz, ya hemos planteado la hipótesis de una partícula . A través de esta suposición, conocemos varias propiedades que tal partícula debería tener, debe tener una masa imaginaria , nunca debe reducir la velocidad por debajo de C , etc.

Ni las teorías de Einstein ni las de Newton se verán afectadas por tal partícula. Bueno, SR nos ayudó a calcular esas propiedades. Pero, habrá serias implicaciones de tales partículas. Porque tienen una masa imaginaria y, a partir de la relación energía-momento, podemos ver que su velocidad aumenta con la disminución de la energía. Pueden violar la causalidad, etc., etc...

Habrá muchas ventajas como el viaje en el tiempo, una comunicación más rápida que la luz, etc. Estoy bastante seguro de que tales partículas no tienen cabida en la mecánica clásica . ¿Quién sabe? Podemos introducir una nueva teoría para tales partículas o revisar SR ( lo cual es bastante extraño )

Creo que esto es suficiente. Quizás puedas leer el artículo Wiki sobre FTL y Tachyons.
Puedes ignorar los términos extraños si quieres, pero aún puedes leerlo ...

según Recami, SR+taquiones no conduce a una paradoja causal - ver dinamico2.unibg.it/recami/erasmo%20docs/… (PDF)
@Christoph: Pero (a) esto parece ser muy controvertido, y (b) Recami admite alegremente la existencia del teorema de no-go de Gorini, que cuestiona la autoconsistencia de la imagen completa de los marcos de referencia FTL en 3+ 1 dimensiones.
@BenCrowell: personalmente, no creo que este teorema de no ir sea un factor decisivo: si bien no puede extender el principio de la relatividad para incluir observadores tanto sublumínicos como superlumínicos (y considerando que los taquiones están deslocalizados por necesidad, no lo hago) (No lo encuentro particularmente sorprendente), ¿realmente necesitamos hacerlo? ¿La SR trata a los observadores similares a la luz en pie de igualdad con los observadores similares al tiempo? Si no, ¿por qué la SR extendida debería hacerlo para los similares al espacio?
@Christoph: "teniendo en cuenta que los taquiones se deslocalizan por necesidad, no me parece particularmente sorprendente". ¿Podrías ampliar esto? ¿Deslocalizado en el espacio según la noción de un observador bradiónico de lo que es una dimensión espacial? ¿En una dimensión espacial? ¿Los tres? ¿Por qué? Hay razones claras por las que las partículas de masa cero no se pueden usar para construir observadores (invariancia conforme, no se puede hacer un reloj con fotones). Pero no es obvio para mí en el caso de los taquiones. Si la deslocalización hace que los observadores taquiónicos sean inverosímiles, ¿por qué no se aplica a las dimensiones 1+1, donde Gorini no se aplica?
Si le gusta esta respuesta, también puede disfrutar leyendo esta publicación de Phys.SE.

El hallazgo de tal partícula anularía las teorías de la relatividad de Einstein, que establecen que la velocidad de la luz es una constante cósmica y no puede ser superada por nada en el universo. Tales partículas superlumínicas también tendrían la capacidad de viajar en el tiempo (hipotéticamente). Esto se debe a que a medida que una partícula se acerca a la velocidad de la luz, el tiempo se ralentiza. A medida que se supera la velocidad de la luz, el tiempo supuestamente comienza a fluir hacia atrás (algo así como Merlín viviendo hacia atrás en el tiempo, si eso ayuda). Otra cosa es la relación entre energía y velocidad para este tipo de partículas. Según las ecuaciones de Einstein, la energía, la velocidad, el momento y la masa están directamente relacionados. Por lo tanto, las partículas superlumínicas tienen masa cero, velocidad infinita y cantidad de movimiento infinita; por último, a medida que su energía disminuye, su velocidad aumenta.