タキオン凝縮

タキオン凝縮は、粒子物理学におけるプロセスであり、システムが自発的に粒子を生成することでその位置エネルギーを下げることができます。最終結果は、システムの体積を満たす粒子の「凝縮物」です。タキオン凝縮は、2 次相転移と密接に関連しています。

タキオン凝縮は、複素質量を持つタキオン場（通常はスカラー場）が真空期待値を獲得し、位置エネルギーの最小値に到達するプロセスです。この場は、位置エネルギーの極大値付近ではタキオンであり不安定ですが、負でない二乗の質量を獲得し、最小値付近では安定します。

タキオンの出現は、どんな理論にとっても潜在的に深刻な問題です。凝縮しやすいタキオン場の例はすべて、自発的に対称性が破れるケースです。凝縮物質物理学では、強磁性が顕著な例です。素粒子物理学で最もよく知られている例は、標準モデルにおける電弱対称性を破るヒッグス機構です。

タキオン虚質量の概念は、虚質量の古典的な解釈がないため、やっかいに思えるかもしれないが、質量は量子化されていない。むしろ、スカラー場が量子化されている。タキオン量子場であっても、空間的に離れた点における場の演算子は依然として交換（または反交換）し、因果関係が保たれる。したがって、情報は依然として光より速く伝播せず、^{[1]解は指数関数的に増加するが、超光速には増加しない（}因果関係の違反はない）。

「虚数質量」は、実際にはシステムが不安定になることを意味します。ゼロ値のフィールドは、丘の頂上にあるボールのように、そのポテンシャルエネルギーの局所的最小値ではなく局所的最大値にあります。非常に小さな衝撃（量子ゆらぎにより常に発生します）により、フィールドは指数関数的に増加する振幅で局所的最小値に向かって転がり落ちます。このように、タキオン凝縮は、局所的限界に達し、単純に物理的タキオンを生成すると予想される物理システムを、物理的タキオンが存在しない別の安定状態へと導きます。タキオンフィールドがポテンシャルの最小値に達すると、その量子はもはやタキオンではなく、ヒッグス粒子などの正の質量の2乗を持つ通常の粒子になります。^[2]

1990年代後半、アショク・センは、弦理論においてDブレーンに取り付けられた開いた弦によって運ばれるタキオンは、Dブレーンの完全消滅に関する不安定性を反映していると予想しました^{[3] 。これらのタキオンによって運ばれる全エネルギーは}弦場理論で計算されており、Dブレーンの全エネルギーと一致し、他のすべてのテストでもセンの予想が確認されています。そのため、タキオンは2000年代初頭に活発な関心領域になりました。

閉弦タキオン凝縮の特性はより微妙であるが、その運命を理解するための第一歩は、ねじれた閉弦タキオンの場合にはアダムス、ポルチンスキー、シルバースタインによって、より広範囲の場合にはシメオン・ヘラーマンとイアン・スワンソンによってなされている。26次元ボゾン弦理論における閉弦タキオンの運命は未だ不明であるが、最近の進歩により興味深い新たな展開が明らかになっている。^[要出典]

• ボーズ・アインシュタイン凝縮– 理論的に提唱されてから 70 年後に実験的に観察された凝縮プロセス。
• ガウジーノ凝縮

• arxiv.org のタキオン凝縮