Tachyon

จาก Thailand Science and Technology Wikipedia

Tachyon

เตคีออน (Tachyon) เป็นชื่อเรียกอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วกว่าแสงเสมอ

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ (relativity theory) ของไอน์สไตน์ แต่เดิมมาความเร็วของแสงถือเป็นความเร็วต้องห้ามและความเร็วสูงสุดของอนุภาคทุกชนิด ยกเว้นอนุภาคของแสงเองคือ โฟตอน กล่าวคืออนุภาคทุกชนิดจะสามารถถูกทำให้มีความเร็วเพิ่มขึ้นได้เรื่อยๆ จนกระทั่งมีความเร็วสูงมากเกือบเท่าความเร็วของแสงเท่านั้น แต่ก็จะหยุดที่ความเร็วเกือบเท่าความเร็วของแสงเพราะที่ความเร็วเท่ากับแสง อนุภาคหรือวัตถุใดๆ จะมีขนาดเป็นศูนย์ แต่มีมวลเป็นอนันต์ หรือ Infinity ซึ่งจะเป็นไปไม่ได้ และไอน์สไตน์เองก็สรุปออกมาชัดเจนดังกล่าวที่ว่า ความเร็วของแสงเป็นทั้งความเร็วต้องห้ามของอนุภาคทุกชนิด (ยกเว้นโฟตอน) และก็เป็นความเร็วสูงสุดของอนุภาคทุกชนิดด้วย (ตอนนี้ไม่ยกเว้นโฟตอน)

ทว่าต่อมาก็มีการเสนอความคิดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความเร็วของอนุภาคเมื่อเปรียบเทียบกับความเร็วของแสง ซึ่งผู้เริ่มต้นให้ความคิดที่นำไปสู่เรื่องอนุภาคเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงเสมอ เป็นนักวิทยาศาสตร์รัสเซียสองคน คือ โอ.เอ็ม.บิลานิอุก (O.M.Bilaniuk) และ อี.ซี.จี.ซูดาร์ซาน (E.C.G.Sudarshan) แต่ผู้ที่ทำให้เรื่องนี้เป็นที่ทราบกันแพร่หลายในวงการวิทยาศาสตร์โลก คือนักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐฯ ชื่อเจอรัลด์ ฟีนเบิร์ก (Gerald Feinberg) เมื่อปี ค.ศ.1967

ฟีนเบิร์กเป็นผู้ตั้งชื่อเรียกอนุภาคเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงเสมอว่า tachyon จากคำภาษากรีก tachys แปลว่า เร็ว และ tachyon จึงแปลว่า อนุภาคเร็ว

ตามทฤษฎีเกี่ยวกับเตคีออน ซึ่งดูเหมือนจะขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพที่ระบุว่า ไม่มีอนุภาคชนิดใดจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสงนั้น ผู้ตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับเตคีออนเสนอว่า เตคีออนมีได้ โดยไม่ขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ ถ้าอนุภาคเตคีออนมีมวลนิ่ง (rest mass) เป็นปริมาณจินตภาพ หรือ imaginary quantity ติดค่า สแควร์รูท-1 เสมอ แล้วสมการทั้งหมดของทฤษฎีสัมพัทธภาพก็ใช้ได้

ดังนั้นในทฤษฎีสัมพัทธภาพใหม่ที่ครอบคลุมอนุภาคเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงเสมอ คือเตคีออน ความเร็วแสงก็ยังเป็นความเร็วต้องห้ามของอนุภาคทุกชนิดอยู่ดี ทั้งอนุภาคเตคีออนและอนุภาคทั่วไปที่เคลื่อนที่ช้ากว่าแสงเสมอ ยกเว้นอนุภาคโฟตอนของแสงเอง

เตคีออนเป็นอนุภาคมีคุณสมบัติแปลกๆ แตกต่างไปจากอนุภาคทั่วไปที่เคลื่อนที่ช้ากว่าแสงเสมอ

ตัวอย่างคุณสมบัติแปลกๆ ของอนุภาคเตคีออน เช่นอนุภาคเตคีออนที่กำลังเคลื่อนที่ ซึ่งจริงๆ แล้วเตคีออนต้องเคลื่อนที่อยู่เสมอ เพราะความเร็วต่ำสุดของเตคีออนก็ต้องมากกว่าแสงอยู่แล้ว เมื่อได้รับพลังงานเพิ่มขึ้นมาจะเคลื่อนที่ช้าลง ผิดไปจากอนุภาคที่ช้ากว่าแสงเสมอ เช่นอิเล็กตรอน ซึ่งเมื่อได้รับพลังงานเพิ่มขึ้นมา จะเคลื่อนที่เร็วขึ้น

ในการทดลองค้นพบเตคีออน หลักการใหญ่ที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ คือพยายามค้นหาอนุภาค ซึ่งมวลนิ่งกำลังสองมีค่าเป็นลบ เพราะถึงแม้มวลนิ่งของเตคีออนจะมีค่าเป็นจินตภาพ ติดค่า สแควร์รูท-1 แต่มวลนิ่งกำลังสอง เช่น (รากที่ศูนย์ของm ยกกำลังสอง) จะมีค่าเป็นลบ เพราะ (สแควร์รูท-1 ยกกำลังสอง) จะมีค่าเป็น-1 และ (รากที่ศูนย์ของm ยกกำลังสอง) ของเตคีออนจึงมีค่าเป็นลบ ซึ่งสามารถวัดได้ถ้าเตคีออนมีจริงและนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้วิธีการอีกทั้งเครื่องมือที่เหมาะสม

นับตั้งแต่มีการเสนอทฤษฎีความเป็นไปได้ของเตคีออน นักวิทยาศาสตร์หลายคณะก็ได้พยายามทำการทดลองค้นหาเตคีออนตลอดมา

ผลการค้นหาเตคีออนถึงปัจจุบันนี้ ถึงแม้จะมีการพบร่องรอยหลักฐานของเตคีออนบ้างแล้ว แต่ยังไม่ผ่านการประเมินผลการทดลองตามหลักการของวิทยาศาสตร์ และดังนั้นจึงถือว่ายังไม่พบเตคีออนอย่างเป็นทางการ