Si no hay nada más rápido que la luz, ¿qué son los taquiones, que al parecer se mueven más deprisa que ella?

La teoría especial de la relatividad de Einstein dice que es imposible hacer que ningún objeto de nuestro universo se mueva a una velocidad mayor que la de la luz en el vacío. Haría falta una cantidad infinita de energía para comunicarle una velocidad igual a la de luz, y la cantidad “plus quam infinita” necesaria para pasar de ese punto sería impensable.
Pero supongamos que un objeto estuviese moviéndose ya más deprisa que la luz.

La luz se propaga a 299.793 kilómetros por segundo. Pero, ¿qué ocurriría si un objeto de un kilogramo de peso y de un centímetro de longitud se estuviera moviendo a 423.971 kilómetros por segundo? Utilizando las ecuaciones de Einstein comprobamos que el objeto tendría entonces una masa de - kilogramos y una longitud de + centímetros.
O dicho con otras palabras: cualquier objeto que se mueva más deprisa que la luz tendría que tener una masa y una longitud expresadas en lo que los matemáticos llaman “números imaginarios”.

Y como no conocemos ninguna manera de visualizar masas ni longitudes expresadas en números imaginarios, lo inmediato es suponer que tales cosas, al ser impensables, no existen.
Pero en el año 1967, Gerald Feinberg, de la Universidad Columbia, se preguntó si era justo proceder así. (Feinberg no fue el primero que sugirió la partícula; el mérito es de O. M. Bilaniuk y E. C. G. Sudarshan. Pero fue Feinberg quien divulgó la idea.) Pudiera ser, se dijo, que una masa y una longitud “imaginarias” fuesen simplemente un modo de describir un objeto con gravedad negativa (pongamos por caso): un objeto que, dentro de nuestro universo, repele a la materia en lugar de atraerla gravitatoriamente.

Feinberg llamó “taquiones” a estas partículas más rápidas que la luz y de masa y longitud imaginarias; la palabra viene de otra que en griego significa “rápido”. Si concedemos la existencia de estos taquiones, ¿podrán cumplir los requisitos de las ecuaciones de Einstein?
Aparentemente, sí. No hay inconveniente alguno en imaginar un universo entero de taquiones que se muevan más deprisa que la luz pero que sigan cumpliendo los requisitos de la relatividad. Sin embargo, en lo que toca a la energía y a la velocidad, la situación es opuesta a lo que estamos acostumbrados.
En nuestro universo, el “universo lento”, un cuerpo inmóvil tiene energía nula; a medida que adquiere energía va moviéndose cada vez más deprisa, y cuando la energía se hace infinita el cuerpo va a la velocidad de la luz. En el “universo rápido”, un taquión de energía nula se mueve a velocidad infinita, y cuanta más energía adquiere más despacio va; cuando la energía se hace infinita, la velocidad se reduce a la de la luz.
En nuestro universo lento ningún cuerpo puede moverse más deprisa que la luz bajo ninguna circunstancia. En el universo rápido, un taquión no puede moverse más despacio que la luz en ninguna circunstancia. La velocidad de la luz es la frontera entre ambos universos y no puede ser cruzada.
Pero los taquiones ¿realmente existen? Nada nos impide decidir que es posible que exista un universo rápido que no viole la teoría de Einstein, pero el que sea posible no quiere decir que sea.
Una posible manera de detectar el universo rápido se basa en la consideración que un taquión, al atravesar un vacío con velocidad superior a la de la luz, tiene que dejar tras sí un rastro de luz potencialmente detectable. Naturalmente, la mayoría de los taquiones irían muy, muy deprisa, millones de veces más deprisa que la luz (igual que los objetos corrientes se mueven muy despacio, a una millonésima de la velocidad de la luz).
Los taquiones ordinarios y sus relámpagos de luz pasarían a nuestro lado mucho antes que nos pudiésemos percatar de su presencia. Tan sólo aquellos pocos de energía muy alta pasarían con velocidades próximas a la de la luz. Y aún así, recorrerían un kilómetro en algo así como 1/300.000 de segundo, de modo que detectarlos exigiría una operación harto delicada.

La idea de una partícula que se mueve a velocidad infinita tiene sus paradojas. Iría de A a B en un tiempo nulo, lo cual significa que estaría en A y B al mismo tiempo, y también en todos los lugares intermedios. Y seguiría hasta los puntos C, D, E, etc., a través de una distancia infinita, todo ello en un tiempo nulo. Una partícula que se moviera a velocidad infinita tendría por tanto las propiedades de una barra sólida de longitud infinita.

Si el espacio es curvo, como sugiere la teoría de la relatividad de Einstein, esa barra sólida sería en realidad un gran círculo, o espiral, o una curva sinuosa de forma aún más complicada.
Pero supongamos que hay un universo de taquiones, es decir de partículas que poseen todas ellas una velocidad mayor que la de la luz. A medida que van adquiriendo más y más energía, se mueven cada vez más lentamente, hasta que, al llegar a una energía infinita, su velocidad se reduce a la de la luz. Al perder energía, van cada vez más deprisa, yendo a velocidad infinita cuando la energía es nula.
Es de imaginar que en un universo así habría partículas de muy distintas energías. Unas muy energéticas, otras muy poco y otras intermedias (como ocurre con las partículas de nuestro universo).
La transferencia de energía de una partícula a otra en ese universo (igual que en el nuestro) tendría que ser a través de una interacción, como puede ser, por ejemplo, un choque. Si la partícula A, de poca energía, choca con la partícula B, de alta energía, lo más probable es que A gane energía a expensas de B, con lo cual habría una tendencia general a la formación de partículas de energía intermedia.
Claro está que habría excepciones. Al interaccionar dos partículas de igual energía, puede que una gane energía a expensas de la otra, ampliando así la gama. Incluso es posible (aunque improbable) que una partícula de alta energía gane aún más al chocar con otra de baja energía, dejando a ésta con menos energía que al comienzo.
Teniendo en cuenta la naturaleza fortuita de tales colisiones y de la transferencia de energía, se llega a la conclusión que habrá toda una gama de energías y que la mayoría de las partículas serán de energía intermedia; habrá algunas de alta (o baja) energía; pocas de muy alta (o muy baja) energía; un número pequeñísimo de muy, muy alta (o muy, muy baja) energía; y sólo trazas de energía muy, muy, muy alta (o muy, muy, muy baja).

Esta distribución de energías a lo largo de una determinada gama podríamos expresarla matemáticamente, y entonces veríamos que ninguna de las partículas tendría en realidad una energía infinita o una energía nula; habría partículas que se acercarían mucho a estos valores, pero sin alcanzarlos nunca. Algunos taquiones se moverían a veces a una velocidad ligeramente superior a la de la luz, pero sin llegar a ella; y habría otros que quizá se moverían a velocidades verdaderamente gigantescas, un millón (o un billón o un trillón) de veces más deprisa que la luz, pero nunca a velocidades realmente infinitas.

Supongamos que dos taquiones de la misma categoría chocan exactamente de frente. ¿No se anularían entonces las energías cinéticas de ambas partículas, abandonando éstas el lugar de la colisión a velocidad infinita? He aquí de nuevo una situación a la que nos podemos aproximar cuanto queramos, pero sin llegar nunca a ella. La probabilidad que los dos taquiones tengan exactamente la misma energía y choquen exactamente de frente es despreciable.
Dicho con otras palabras, en el universo de taquiones las velocidades podrían acercarse al infinito pero nunca alcanzarlo; y en ese caso no hay que preocuparse por las paradojas que el infinito siempre parece plantear.

Extraido del libro: "Cien preguntas básicas sobre la ciencia" de Isaac Asimov