I tachioni, particelle che vengono distrutte prima ancora di nascere

Iperspazio blu

I tachioni permetterebbero di superare la velocità della luce e di compiere viaggi lontani in pochi istanti [@01]

Niente può viaggiare a una velocità superiore o uguale a quella della luce (ca. 299.792,458 chilometri al secondo). Questa affermazione deriva direttamente dalla teoria della relatività ristretta, formulata da Albert Einstein agli inizi del ‘900.

In verità, Einstein si è sempre trovato di fronte a un dilemma che cozzava con le sue teorie: la fisica quantistica. Per anni ha cercato (invano) una legge che unificasse le sue teorie con quelle della quantistica, che avrebbe probabilmente chiamato teoria quantistica della relatività.

Quella branca della fisica che è chiamata «quantistica» si distingue dalla fisica classica per due motivi principali: esprime la probabilità di avere un risultato (quindi non c’è certezza) e si dedica allo studio delle particelle più piccole dell’atomo. Questa incertezza non è dovuta al fatto che ci mancano le conoscenze per accertarsene: è una qualità stessa del sistema che si osserva, per cui la misurazione sarà sempre basata sulla probabilità.

Velocità iperluce e teoria della relatività

La fisica quantistica è eccezionale, perché ci permette di formulare teorie altrimenti impossibili. Prendiamo un tema abusato nella fantascienza: il viaggio iperluce. Un esempio classico sono le astronavi spinte a una velocità superiore a quella della luce. Vediamo di trasportarlo nella vera fisica.

Secondo la fisica quantistica, esiste la probabilità che una particella possa attraversare una qualsiasi barriera (anche un muro) sbattendoci contro un numero altissimo di volte. È stato fatto un esperimento nel 1993 all’Università di Berkeley, da parte di Raymond Chiao e della sua squadra, che ha stabilito quanto impiega un fotone (cioè la particella che compone la luce) per superare una barriera. Risultato: per riuscirci il fotone avrebbe dovuto viaggiare a una velocità superiore a quella della luce.

Teoricamente la probabilità che la particella superi la barriera esiste. Ma perché abbia successo, dovrebbe superare la velocità della luce, un evento che la relatività esclude.
In attesa che la velocità iperluce abbia una conferma, gli scienziati hanno ipotizzato un tipo di particelle particolari: i tachioni.

Tachioni, particelle con massa immaginaria

La teoria della relatività afferma che niente può raggiungere la velocità della luce, ma si riferisce a particelle “materiali”, dotate di massa positiva. Nell’esempio precedente i fotoni sono particelle senza massa, per cui anche l’idea che possano viaggiare oltre la velocità della luce non viola la teoria della relatività.

La teoria della relatività, quindi, non esclude il fatto che una particella con massa pari o inferiore a zero possa nascere a una velocità superiore a quella della luce.
Generalmente, lo spaziotempo può essere incurvato solo grazie a una massa di tipo positivo: non esiste niente che possa avere una massa negativa (sarebbe come dire «andare al di sotto di una massa pari a zero»). Questo finché non entriamo nella fisica quantistica.

La fisica quantistica contempla la possibilità che esistano particelle (i tachioni, per l’appunto) con una massa immaginaria (quando è a riposo) e che teoricamente, se elevata al quadrato, diventa negativa. Il concetto è un po’ complesso, ma vediamo cosa comporta.

Le proprietà dei tachioni

Galassia di Andromeda

La Galassia di Andromeda (o M31) è la più vicina visibile a occhio nudo. I tachioni permetterebbero di raggiungerla in poco tempo [@02]

I tachioni vengono ad acquistare delle proprietà davvero particolari, contrarie alle proprietà di ogni altra particella.
Prima di tutto, essendo di massa negativa, non appena si trovano vicino a una massa positiva (cioè qualsiasi cosa comune che noi conosciamo) vengono respinti.
Per un qualsiasi corpo ci aspettiamo che, se gli diamo una spinta, acceleri. Ma il tachione lavora al contrario: più forte lo spingiamo, più rallenta.

In secondo luogo, i tachioni nascono a una velocità superiore a quella della luce. La luce è il nostro spettro visivo: questo significa che, essendo la loro nascita più veloce del nostro spettro visivo, noi vedremmo sempre prima la loro distruzione e poi la loro creazione.
In pratica, i tachioni sfidano le leggi secondo cui il tempo procede in una direzione (dal passato al futuro). Questo significa che il tachione può inviare informazioni nel passato, alterando il suo stesso presente e creando così un paradosso insolubile.

Naturalmente, trattandosi di semplici ipotesi, possiamo immaginare che esista una legge per cui il tachione non possa influenzare se stesso nel presente. Tra l’altro, per la sua stessa proprietà, un tachione non può mai scendere sotto la velocità della luce.

Ancora, a differenza di ogni altra particella il tachione aumenta di velocità quando si diminuisce l’energia che gli si somministra. Se ci pensate, è un fatto abbastanza sconvolgente: togliendogli energia, può arrivare a velocità impensabili. In linea teorica, se gli togliamo tutta l’energia, la sua velocità diventa infinita.

L’utilità dei tachioni

È da precisare ancora una volta che l’esistenza dei tachioni non è mai stata confermata e che, anzi, per alcuni fisici si tratta di una teoria campata in aria (per quanto matematicamente sia possibile). Ma atteggiamenti simili li abbiamo visti per numerose ipotesi scientifiche. Dopotutto, non si può arrivare a nuove scoperte senza teorizzare nuove situazioni plausibili.

Ma cosa comporterebbe l’esistenza dei tachioni? Al di là del fatto che la teoria della relatività andrebbe riscritta, salvo trovare degli argomenti convincenti per prevenire il loro “cozzare”, i tachioni ci darebbero un vantaggio concreto nei viaggi nello spazio. Viaggiando più veloci della luce, infatti, ci permetterebbero di raggiungere stelle (e pianeti) lontani in poco tempo.

Per dirla in un modo più chiaro, è possibile prendere un qualsiasi corpo (per esempio un uomo), trasformarlo in tachioni e spedirlo lontanissimo in pochi istanti. Ecco quindi che i viaggi iperluce diventerebbero una realtà.

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