La condensación de taquiones es un proceso de física de partículas en el que un sistema puede reducir su energía potencial mediante la producción espontánea de partículas. El resultado final es un "condensado" de partículas que llena el volumen del sistema. La condensación de taquiones está estrechamente relacionada con las transiciones de fase de segundo orden .
La condensación de taquiones es un proceso en el que un campo taquiónico (normalmente un campo escalar ) con una masa compleja adquiere un valor esperado en el vacío y alcanza el mínimo de la energía potencial. Mientras que el campo es taquiónico e inestable cerca del máximo local del potencial, el campo adquiere una masa cuadrada no negativa y se vuelve estable cerca del mínimo.
La aparición de taquiones es un problema potencialmente grave para cualquier teoría; los ejemplos de campos taquiónicos susceptibles de condensación son todos casos de ruptura espontánea de la simetría . En física de la materia condensada, un ejemplo notable es el ferromagnetismo ; en física de partículas, el ejemplo más conocido es el mecanismo de Higgs en el Modelo Estándar , que rompe la simetría electrodébil .
Aunque la noción de una masa imaginaria taquiónica puede parecer problemática porque no existe una interpretación clásica de una masa imaginaria, la masa no está cuantizada. Más bien, el campo escalar lo está; incluso para campos cuánticos taquiónicos , los operadores de campo en puntos separados espacialmente todavía conmutan (o anticonmutan) , preservando así la causalidad. Por lo tanto, la información todavía no se propaga más rápido que la luz, [1] y las soluciones crecen exponencialmente, pero no superlumínicamente (no hay violación de la causalidad ).
La "masa imaginaria" significa en realidad que el sistema se vuelve inestable. El campo de valor cero se encuentra en un máximo local en lugar de un mínimo local de su energía potencial, de forma muy similar a una pelota en la cima de una colina. Un impulso muy pequeño (que siempre ocurrirá debido a las fluctuaciones cuánticas) hará que el campo se desplace hacia abajo con amplitudes que aumentan exponencialmente hacia el mínimo local. De esta manera, la condensación de taquiones conduce a un sistema físico que ha alcanzado un límite local y del que se podría esperar ingenuamente que produzca taquiones físicos, a un estado estable alternativo donde no existen taquiones físicos. Una vez que el campo taquiónico alcanza el mínimo del potencial, sus cuantos ya no son taquiones sino partículas ordinarias con una masa al cuadrado positiva, como el bosón de Higgs . [2]
A finales de los años 1990, Ashoke Sen conjeturó [3] que los taquiones transportados por cuerdas abiertas unidas a D-branas en la teoría de cuerdas reflejan la inestabilidad de las D-branas con respecto a su aniquilación completa. La energía total transportada por estos taquiones se ha calculado en la teoría de campos de cuerdas ; coincide con la energía total de las D-branas, y todas las demás pruebas también han confirmado la conjetura de Sen. Por lo tanto, los taquiones se convirtieron en un área de interés activo a principios de la década de 2000.
El carácter de la condensación de taquiones en cuerdas cerradas es más sutil, aunque los primeros pasos hacia nuestra comprensión de su destino los han dado Adams, Polchinski y Silverstein , en el caso de los taquiones de cuerdas cerradas retorcidas, y Simeon Hellerman e Ian Swanson, en un conjunto más amplio de casos. El destino del taquión de cuerda cerrada en la teoría de cuerdas bosónica de 26 dimensiones sigue siendo desconocido, aunque los avances recientes han revelado nuevos e interesantes desarrollos. [ cita requerida ]