快子

快子

快子（英语：tachyon）也称为迅子、速子，是一种理论上预测的超光速次原子粒子。这种由相对论衍生出的假想粒子，总是以超过光速的速度在运动。快子与一般物质（相应称为慢子（tardyon））的相互作用可能不明显，所以即使其存在也不一定能侦测得到。在狭义相对论中，快子具有类空的四维动量和虚的原时，并被限定在能量-动量图中的类空区间部分。因此，它无法降低速度至亚光速状态。

历史

德国物理学家阿诺·索末菲首先提出“快子”的概念，美国物理学家乔治·苏达珊、比拉纽克、Vijay Deshpande及杰拉尔德·范伯格（Gerald Feinberg） (Tachyon这个词汇的创造者)等一批学者大幅度地强化了理论架构的研究深度。

如果快子是传统上可以进入局部参考系当中的粒子，并且可以用超过光速来携带信息，这将会导致狭义相对论的因果律被破坏。但是，在量子场论当中，快子的存在仅仅标志着系统的不稳定，而非实际存在超光速粒子；而这种不稳定的性质，由快子凝聚或是快子场论来描述。快子场论在许多的理论性论文当中出现，例如二十六维的玻色弦理论。目前对这种粒子的概念理解为：快子很难稳定到可以实际存在的程度。根据此理论，使用快子进行超光速信息传送违反因果律，因此不可能实现。

传统的慢于光速的粒子，在讨论快子的文章当中，经常被称为慢子（bradyons或tardyons）。

尽管理论的争议强烈质疑快子的存在，对快子假说的实验依然进行，不过，目前为止，没有任何有力实验数据证据快子存在。

特征

从狭义相对论动力学的角度来看，快子是一个具有类空四维动量的粒子，如果这种粒子真实存在将会对现代物理提出很多奇妙的问题。

质量

有两种类同的方法来处理其动能：

使用处理正常慢子（bradyons）相同的方程来处理快子。特别是有关于其能量-动量关系：

此处p是慢速粒子的相对论性动量，而m是其静止质量,整个方程是粒子的总能量：

此方程则是表达包含了静止质量的粒子的总能量（不论是慢子或是快子）及其动能.。

这当中,整个能量方程有,当v大于c,具有虚数的分母,因为平方根里面的值是负数。由于总能量必须是实数，因此，分子也必须是虚数（亦即,静止质量m必须是虚数）。

在量子场论当中，虚质量将会导致快子凝聚。

对质量的域做简单的替代会导致对快子具有实际的质量. 定义m = i*z（

）然后，我们会得到爱因斯坦的能量动能关系:

用这个方式能量公式将会变成:

而我们将可以避免任何的虚质量产生，透过这种方式避开问题，恰好解释了复数-值域的质量在理论物理上具有含意。

两种数学方法在理论物理上具有同等的结果。