Нобелевская премия по физике 2012 годаСерж Арош и Дэвид Дж. Винланд удостоены Нобелевской премии по физике за разработку методов измерения и манипулирования одиночными частицами без разрушения их квантовых свойств. Арош «ловит» фотоны, измеряет и контролирует их квантовые состояний при помощи атомов. Винланд же держит ионы в ловушке и управляет ними светом. Далее... |
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 u такой
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.