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Táquion

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Definição (Wikipedia): Um táquion ou taquião, é uma partícula hipotética cuja velocidade excede a velocidade da luz (v > c). Embora não seja possível acelerar uma partícula até que ela atinja a velocidade da luz segundo a Teoria da Relatividade Especial, a mesma não impede a existência de partículas com velocidade superior à da luz em seu estado natural.


No século XIX, algumas pessoas acreditavam que nunca seria possível viajar mais rápido que o som, acima de 331 metros por segundo, ou 1 192 quilômetros por hora. Até que em 1947 o piloto americano Charles Yeager quebrou essa barreira a bordo do avião-foguete Bell XS-1. Essa história é às vezes usada para se argumentar que não existem limites à velocidade: com tecnologia adequada qualquer tipo de barreira cairia.

A velocidade da luz, no entanto, constitui um limite físico inexpugnável. Deslocando-se no vácuo a 299 000 quilômetros por segundo, a luz não é apenas muitíssimo mais rápida que o som. Na verdade, ela não pode ser superada por princípio, não importa o quanto se aperfeiçoem as tecnologias. Em vista disso, o que significa dizer que algo é mais veloz que a luz? A resposta é um mundo de paradoxos, no qual o próprio sentido do tempo pode se inverter – a ponto de uma pessoa poder conversar consigo mesma no passado.

Para isso, ela teria que enviar suas mensagens por meio de certas partículas hipotéticas, os táquions (termo grego que quer dizer ‘rápido’). É o que relata o professor e divulgador científico inglês Paul Davies, no texto a seguir, adaptado por SUPERINTERESSANTE.

A idéia de que existe uma barreira ao deslocamento dos corpos nasceu com a Teoria da Relatividade de Einstein, publicada em 1905. Seu princípio central pode ser compreendido a partir de uma experiência real que analisa pulsos de rádio (tanto o rádio quanto a luz são formas de ondas eletromagnéticas e se deslocam com a mesma velocidade). Tais pulsos são emitidos, por exemplo, por um objeto situado na constelação Monoceros, a cerca de 16 000 anos-luz da Terra. Trata-se de um pulsar binário, formado por duas estrelas altamente compactas, ou estrelas de nêutrons, que giram uma em torno da outra. A gravidade que liga as duas estrelas é tão forte que elas percorrem suas órbitas a 200 quilômetros por segundo, ou 0,1% da velocidade da luz.

A cada 59 milésimos de segundo uma das estrelas emite um sinal de extraordinária regularidade – como o tique-taque de um relógio superacurado – que pode ser monitorado a partir da Terra. Ao girar em torno de seu companheiro, um pulsar às vezes se aproxima um pouco da Terra e às vezes se afasta. Assim, pode-se ficar tentado a pensar que a velocidade dos pulsos é maior durante a aproximação do que durante o afastamento. Mas, se fosse assim, os pulsos mais rápidos alcançariam os mais lentos, ao longo dos 16 000 anos-luz de viagem até a Terra. Bastaria uma minúscula diferença de velocidade para misturar os sinais de maneira complicada.

Como nada disso acontece, essas observações constituem confirmação direta do princípio relativístico de que a velocidade da luz é independente do movimento do observador ou da fonte de luz. E tem uma conseqüência imediata sobre a possibilidade de uma viagem mais rápida que a luz: obviamente, se a rapidez com que a luz passa não é afetada pelo movimento de uma pessoa, esta nunca poderá alcançar aquela. É interessante imaginar o que aconteceria se um foguete partisse da Terra em perseguição a um raio luminoso. Quando se liga o motor, a nave acelera e sua velocidade começa a aumentar. À primeira vista, nada impede que o motor continue a acelerar o foguete até a velocidade se tornar maior que a da luz.

Mas há um impedimento. Um observador na Terra veria a nave acelerar, inicialmente, mas depois de certo tempo perceberia que a aceleração não corresponderia ao esforço do motor. A medida que se aproximasse da velocidade da luz, seria preciso gastar mais e mais combustível para conseguir um aumento cada vez menor de velocidade. O observador interpreta esse fato como um contínuo aumento da massa da nave, que cresce sem limite ao se aproximar da velocidade máxima do Universo. A massa extra torna o foguete mais resistente à aceleração, e nenhum acréscimo no impulso o faria atingir aquela velocidade.

Não há aparelho em condições de realizar tal teste, mas é possível acelerar partículas subatômicas a uma velocidade quase igual à da luz. E isso realmente mostra que não se pode acelerar um objeto material além da barreira da luz. Mas, a Teoria da Relatividade não faz restrição a objetos que sejam sempre mais velozes que a luz. Daí a idéia dos táquions – partículas cuja velocidade nunca é inferior à da luz. Portanto, eles também obedecem ao limite de movimento, mas no sentido inverso ao usual.

Se os táquions existem, devem ter propriedades estranhas. As partículas comuns, por exemplo, têm mais energia quando se deslocam mais velozmente: os táquions, em vez disso, têm menos energia. De modo que, se um deles perder energia, será acelerado, e se tiver energia zero, sua velocidade será infinita. Ele cruzará o Universo instantaneamente! Isso porque o conceito comum de massa não se aplica a essas partículas, que têm o que se chama de massa imaginária, no jargão técnico. Enquanto é preciso gastar energia, ou realizar trabalho, para acelerar massas comuns, deve-se realizar trabalho para desacelerar um objeto taquiônico.

O simples fato de a natureza permitir a existência dos táquions, no entanto, não significa que eles efetivamente existam. Resta saber se eles são reais ou mera hipótese. E, caso sejam reais, onde se deveria procurá-los? Uma possibilidade é o Big Bang, a grande explosão que deu origem ao Universo. Foi no Big Bang, afinal, que se produziu toda a matéria comum. Talvez a tórrida fase primordial do Cosmo tenha deixado resíduos taquiônicos que se espalharam posteriormente pelo espaço. Os astrônomos estão convencidos de que o espaço contém muita matéria sob forma desconhecida; é intrigante a sugestão de que parte dela esteja em forma taquiônica.

Para testar essa possibilidade, é preciso saber como os táquions se comportam em um universo em expansão. Um gás comum, por exemplo, torna-se mais frio quando se expande e isso significa que uma molécula qualquer do gás está em agitação caótica, mas aos poucos se aquieta. Na verdade, a expansão reduz sua energia: não é por outro motivo que o intenso calor do Big Bang se diluiu. Um gás de táquions também perde energia, mas deve-se ter em mente que isso acelera, em vez de aquietar tais partículas. Assim, tal gás se aquece a uma taxa crescente ao longo da expansão. Quando se chega à energia zero, a velocidade se torna infinita e as partículas deixam de existir abruptamente.

Esse súbito desaparecimento pode ser melhor ilustrado em um diagrama de espaço-tempo (veja quadro), no qual uma partícula, ou uma pessoa, aparece como uma linha mais ou menos inclinada na direção vertical. Se a pessoa está parada, a linha é totalmente vertical, indicando que apenas o tempo passa – se a pessoa está em movimento, sua linha se desloca também na horizontal, indicando mudanças de posição no eixo do espaço. Seguindo esse raciocínio, vê-se que, quanto maior a velocidade, maior é o avanço para a direita e maior a inclinação da linha. O limite é a velocidade da luz (ou das partículas de luz, os fótons). Inclinada de 45 graus, essa linha corre a igual distância dos dois eixos.

Partículas mais rápida do que a luz, como os táquions, têm ângulo mais acentuado que 45 graus e tendem a ficar horizontais quando a velocidade se aproxima do infinito. É como se estivessem simultaneamente em muitos lugares e o tempo não passasse para elas. Diz-se então que tais partículas deixam de existir no espaço-tempo, esse é o efeito que a expansão do Universo tem sobre elas: encurva suas linhas até a horizontal, quando deixam de existir.

Caso tenha sido este o destino de todos os táquions produzidos pelo Big Bang, a maior esperança de encontrá-los é numa experiência de física de partículas. Em 1974, um grupo de pesquisadores da Universidade de Adelaide, Austrália, registrou o trajeto de uma partícula em tempo tão curto que só poderia ter sido feito em velocidade superior à da luz. A partícula foi vista em raios cósmicos – criados na alta atmosfera pelo choque de núcleos atômicos vindos do espaço. Apesar disso, todas as tentativas posteriores deram resultado negativo. Daí o atual ceticismo dos físicos, agravado por obstáculos de ordem teórica e também filosófica.

O centro das dificuldades é uma dedução da Teoria da Relatividade de que um objeto capaz de superar a velocidade da luz também pode viajar para o passado. O diagrama de espaço-tempo ajuda a entender por quê. Desta vez, no entanto, é preciso desenhá-lo do ponto de vista do observador que está em movimento, que se pode balizar de João. Vale a pena comparar esse diagrama com os anteriores, desenhados do ponto de vista do observador imóvel, batizado José. O primeiro ponto relevante é que a linha da luz não se altera, em obediência ao preceito relativístico de que sua velocidade não muda se o observador está em movimento.

As outras linhas ficam mais inclinadas para a direita, mas o segundo ponto importante é que, ainda assim, elas continuam limitadas pela linha da luz. As linhas de movimento mais vagaroso que o da luz ainda estão mais próximas do eixo do tempo, e aquelas de movimento mais rápido, mais próximas do eixo do espaço. Assim, o movimento relativo dos observadores não poderia transformar uma partícula comum em táquion. Mas nota-se algo estranho com as linhas deste último: a que é vista por José inclina-se para cima e a outra, para baixo. O problema é que o tempo corre para cima no diagrama.

Tal possibilidade cai como uma bomba sobre a idéia de causa e efeito. Basta imaginar que essa última linha mostra o táquion entre um canhão de partículas e um alvo que explode ao ser atingido. Então, do ponto de vista de João, o alvo explode antes de o canhão ser disparado! Também se pode interpretar essa situação dizendo que a explosão do alvo é a causa do disparo – e não seu efeito. De uma maneira ou de outra, eventos que são aceitáveis para o observador imóvel, parecem bizarros aos olhos do que se move. Tais possibilidades inspiram paradoxos divertidos ou tormentos metafísicos, dependendo da inclinação pessoal de cada um.

Num enredo possível, os personagens trocam enganosos sinais taquiônicos entre si. Nesse caso, não há nada demais do ponto de vista de quem envia a primeira mensagem. José, por exemplo, pensará que João recebe o sinal depois de ser enviado. Mas João pode não concordar: se ele retrucar à mensagem recebida, a resposta pode chegar ao destinatário antes de este enviar o sinal originai. Ou seja, por intermédio de João, José pode até mandar um recado para si mesmo – mas no passado. Que atitude se deve tomar diante de tais incongruências? Os escritores de ficção científica ficam deliciados.

Para muitos dos físicos profissionais, porém, os paradoxos do tempo impugnam por completo o conceito de táquions. Uma maneira de evitar dilemas seria isolar tais partículas do mundo convencional. Desde que não se procure agir ou exercer controle sobre elas, não há por que pensar em paradoxos. Uma conclusão, pelo menos, parece certa: embora conduza a possibilidades difíceis de compreender, a existência dos táquions não viola as leis da natureza. Então, talvez se possa invocar a seu favor uma curiosa regra informal da ciência: se algo não é estritamente proibido, a natureza tende a produzi-lo, de uma forma ou de outra. Não deve causar surpresa se um dia alguém surgir com evidências desse estranho viajante do espaço-tempo.


Fonte:
http://super.abril.com.br/superarquivo/1992/conteudo_113193.shtml
http://pt.wikipedia.org/wiki/T%C3%A1quion





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