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Physicists suggest tachyons can be reconciled with the special theory of relativity

Les physiciens suggèrent que les tachyons peuvent être réconciliés avec la théorie de la relativité restreinte

par l'Université de Varsovie

Crédit : Pixabay/CC0 Domaine public

Les tachyons sont des particules hypothétiques qui se déplacent à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière. Ces particules supraluminiques sont les « enfants terribles » de la physique moderne. Jusqu’à récemment, ils étaient généralement considérés comme des entités qui ne rentraient pas dans la théorie de la relativité restreinte.

Cependant, un article récemment publié dans Physical Review D par des physiciens de l’Université de Varsovie et de l’Université d’Oxford a montré que bon nombre de ces préjugés étaient infondés. Non seulement les tachyons ne sont pas exclus par la théorie, mais ils nous permettent de mieux comprendre sa structure causale.

Le mouvement à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière est l’une des questions les plus controversées de la physique. Les particules hypothétiques capables de se déplacer à des vitesses supraluminiques, appelées tachyons (du grec tachýs – rapide, rapide), sont les « enfants terribles » de la physique moderne. Jusqu’à récemment, ils étaient largement considérés comme des créations qui ne rentraient pas dans la théorie de la relativité restreinte.

Jusqu’à présent, au moins trois raisons expliquant l’inexistence des tachyons dans la théorie quantique étaient connues. La première : l’état fondamental du champ de tachyons était censé être instable, ce qui signifierait que de telles particules supraluminiques formeraient des « avalanches ». La seconde : un changement chez l'observateur inertiel était censé entraîner une modification du nombre de particules observées dans son système de référence, mais l'existence, disons, de sept particules ne peut pas dépendre de celui qui les regarde. Troisième raison : l’énergie des particules supraluminales pourrait prendre des valeurs négatives.

Pendant ce temps, un groupe d'auteurs : Jerzy Paczos, poursuivant son doctorat. à l'Université de Stockholm, Kacper Dębski, qui termine son doctorat. à la Faculté de Physique, Szymon Cedrowski, étudiant en dernière année de Physique (études en anglais), et quatre chercheurs plus expérimentés : Szymon Charzyński, Krzysztof Turzyński, Andrzej Dragan (tous de la Faculté de Physique de l'Université de Varsovie) et Artur Ekert de L'Université d'Oxford vient de souligner que les difficultés rencontrées jusqu'à présent avec les tachyons avaient une cause commune. Il s'est avéré que les « conditions aux limites » qui déterminent le déroulement des processus physiques incluent non seulement l'état initial mais également l'état final du système.

Mélanger passé et futur

Pour faire simple : pour calculer la probabilité d’un processus quantique impliquant des tachyons, il est nécessaire de connaître non seulement son état initial passé mais également son état final futur. Une fois ce fait incorporé dans la théorie, toutes les difficultés mentionnées précédemment ont complètement disparu et la théorie des tachyons est devenue mathématiquement cohérente.

"C'est un peu comme la publicité sur Internet : une simple astuce peut résoudre vos problèmes", explique Andrzej Dragan, principal inspirateur de l'ensemble du projet de recherche.

"L'idée selon laquelle le futur peut influencer le présent au lieu que le présent détermine l'avenir n'est pas nouvelle en physique. Cependant, jusqu'à présent, ce type de vision était au mieux une interprétation peu orthodoxe de certains phénomènes quantiques, et cette fois nous avons été forcés à cette conclusion par la théorie elle-même. Pour « faire de la place » aux tachyons, nous avons dû élargir l’espace des états », conclut Dragan.

Les auteurs prédisent également que l’expansion des conditions aux limites a ses conséquences : un nouveau type d’intrication quantique apparaît dans la théorie, mêlant passé et futur, qui n’est pas présent dans la théorie conventionnelle des particules. L'article soulève également la question de savoir si les tachyons décrits de cette manière sont purement une « possibilité mathématique » ou si de telles particules sont susceptibles d'être observées un jour.

Selon les auteurs, les tachyons ne sont pas seulement une possibilité mais sont en fait une composante indispensable du processus de rupture spontanée responsable de la formation de la matière. Cette hypothèse signifierait que les excitations du champ de Higgs, avant que la symétrie ne soit spontanément rompue, pourraient se propager à des vitesses supraluminiques dans le vide.

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COMMENTAIRES

Que représente   les tachyons  selon  la relativité restreinte ?

Des physiciens suggèrent que les tachyons peuvent être réconciliés avec la R.R.

Les tachyons sont des particules hypothétiques qui se déplacent à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière. Ces particules supraluminiqJusqu'à récemment, ils étaient généralement considérés comme des entités qui ne rentraient pas dans la théorie de la relativité restreinte.  Je publierai dimanche une note   supplémentaire  sur une certaine categorie de tachyons 

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More information: Jerzy Paczos et al, Covariant quantum field theory of tachyons, Physical Review D (2024). DOI: 10.1103/PhysRevD.110.015006. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2308.00450

Journal information: Physical Review D  , arXiv 

Provided by University of Warsaw