تكثيف التاكيون

تكثيف التاكيون هو عملية في فيزياء الجسيمات، حيث يمكن لنظام ما أن يخفض طاقته الكامنة عن طريق إنتاج جسيمات تلقائيًا. والنتيجة النهائية هي "مكثف" من الجسيمات يملأ حجم النظام. يرتبط تكثيف التاكيون ارتباطًا وثيقًا بانتقالات الطور من الدرجة الثانية .

تكثيف التاكيون هو عملية يكتسب فيها حقل تاكيوني - عادةً حقل قياسي - ذو كتلة مركبة قيمة توقع فراغية ويصل إلى الحد الأدنى لطاقة الوضع. وبينما يكون الحقل تاكيونيًا وغير مستقر بالقرب من الحد الأقصى المحلي لطاقة الوضع، فإنه يكتسب كتلة تربيعية غير سالبة ويصبح مستقرًا بالقرب من الحد الأدنى.

يُمثل ظهور التاكيونات مشكلة خطيرة محتملة لأي نظرية؛ فجميع أمثلة الحقول التاكيونية القابلة للتكثيف هي حالات كسر تلقائي للتناظر . في فيزياء المادة المكثفة، يُعدّ المغناطيسية الحديدية مثالًا بارزًا ؛ أما في فيزياء الجسيمات، فأشهر مثال هو آلية هيغز في النموذج القياسي التي تكسر التناظر الكهروضعيف .

على الرغم من أن مفهوم الكتلة التخيلية التاكيونية قد يبدو مُقلقًا لعدم وجود تفسير كلاسيكي لها، إلا أن هذه الكتلة ليست مُكمّمة. بل إن الحقل القياسي هو المُكمّم؛ فحتى بالنسبة للحقول الكمومية التاكيونية ، فإن مُؤثرات الحقل عند نقاط منفصلة مكانيًا لا تزال تتبادل (أو تتضاد) ، مما يحافظ على السببية. لذلك، لا تزال المعلومات لا تنتشر بسرعة تفوق سرعة الضوء، ^{[ 1 ]} وتنمو الحلول أُسّيًا، ولكن ليس بسرعة تفوق سرعة الضوء (لا يوجد انتهاك للسببية ).

إن "الكتلة التخيلية" تعني في الواقع أن النظام يصبح غير مستقر. يكون المجال ذو القيمة الصفرية عند قيمة عظمى محلية بدلاً من قيمة صغرى محلية لطاقته الكامنة، تمامًا مثل كرة على قمة تل. ستؤدي نبضة صغيرة جدًا (والتي ستحدث دائمًا بسبب التقلبات الكمومية) إلى تدحرج المجال لأسفل بسعات متزايدة أُسّيًا نحو القيمة الصغرى المحلية. وبهذه الطريقة، يدفع تكثيف التاكيون نظامًا فيزيائيًا وصل إلى حد محلي، والذي قد يُتوقع منه ببساطة إنتاج تاكيونات فيزيائية، إلى حالة مستقرة بديلة لا توجد فيها تاكيونات فيزيائية. بمجرد أن يصل مجال التاكيون إلى الحد الأدنى للطاقة الكامنة، فإن كماته لم تعد تاكيونات، بل جسيمات عادية ذات مربع كتلة موجب، مثل بوزون هيغز . ^{[ 2 ]}

في أواخر التسعينيات، افترض أشوك سين ^{[ 3 ]} أن التاكيونات التي تحملها الأوتار المفتوحة المتصلة بأغشية D في نظرية الأوتار تعكس عدم استقرار أغشية D تجاه فنائها التام. وقد حُسبت الطاقة الكلية التي تحملها هذه التاكيونات في نظرية حقل الأوتار ، وهي تتوافق مع الطاقة الكلية لأغشية D، كما أكدت جميع الاختبارات الأخرى صحة فرضية سين. ولذلك، أصبحت التاكيونات مجالًا بحثيًا نشطًا في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

تتسم طبيعة تكثف التاكيونات في الأوتار المغلقة بمزيد من التعقيد، على الرغم من أن الخطوات الأولى نحو فهمنا لمصيرها قد خطاها كل من آدمز وبولشينسكي وسيلفرشتاين ، في حالة التاكيونات الملتوية في الأوتار المغلقة، وسيميون هيلرمان وإيان سوانسون، في نطاق أوسع من الحالات. ولا يزال مصير التاكيونات في الأوتار المغلقة في نظرية الأوتار البوزونية ذات الستة والعشرين بُعدًا مجهولًا، على الرغم من أن التقدم الأخير قد كشف عن تطورات جديدة مثيرة للاهتمام.

• مكثف بوز-أينشتاين – عملية تكثيف تمت ملاحظتها تجريبياً بعد 70 عاماً من اقتراحها نظرياً.
• تكثيف غاوجينو

• تكثيف التاكيون على موقع arxiv.org