타키온

아인슈타인의 상대성 이론이 발표된 1905년 이후 어떤 물질도,
어떤 정보를 전달할 수 있는 신호도 빛의 속도를 넘을 수
없으며, 가질 수 있는 운동량 p 는 반드시 timelike 하다는 것이
알려졌다. 만약 빛의 속도보다 더 빨리 움직일 수 있는
물체 혹은 정보가 있다면 로렌츠 변환을 통해 실은 시간을
거슬러 움직일 수 있게되며 따라서 부모가 서로 만나기 이전에
살해할 수 있게되어 인과율이 깨지게 된다.

그런데 양자장 이론에서는 초광속 물질 혹은 타키온이 여전히
유용하게 쓰일 수 있다. 예를 들어 표준입자물리이론의
"Higgs" 입자의 포텐셜을 보면 질량 제곱항이 음수로 나타나서
전기약력의 대칭성이 깨지지 않았을 경우 타키온 처럼 보일 수
있다. 물론 이것은 포텐셜이 안정하지 않다는 의미이며
결국 더 낮은 포텐셜로 옮겨감에 따라 전기약력의 대칭성이
깨지는 효과를 낳게 된다. 그리고 대칭성이 깨어진 이후의
힉스입자의 질량은 일반적인 양의 질량을 가지게 된다.

1960년대-1970년대 처음 보즈 통계를 따르는 끈이론 (bosonic
string theory)가 연구되었을 때 닫힌 끈의 스펙트럼에서
중력 뿐만 아니라 타키온 상태가 있음이 알려졌다.
하지만 1970년대 중반 초끈이론 (초대칭성이 있는 끈이론)에서는
타키온 상태가 없어짐이 밝혀지게되며 그 이후 1998년에 이르기
까지 타키온은 이론의 헛점으로써 없애야할 대상으로 이해되어
왔다.

하지만 1998년 Ashoke Sen 이라는 끈이론 연구가에 의해
처음으로 끈이론에서의 타키온의 중요성이 인식되기 시작다.
그에 따르면 불안정한 Dp-brane (p-차원 D-형태의 막)들의 시스템을
기술 하는데 타키온이 매우 중요한 역할을 한다는 것입니다.
그리고 이는 곧 빅뱅 우주론에서 인플레이션 현상을 이해하는데
쓰일 수 있다는 사실이 알려지면서 더 큰 관심을 모았다.
(현재는 "구르는 타키온=rolling tychion"의 우주론이 관측과
합치하기 매우 힘들다는 것이 밝혀졌다.)

우여곡절을 겪고 있는 타키온의 대략적인 역사다. 현재도 타키온은
끈이론의 맥락에서 여전히 인기있는 연구 주제중 하나인데, 타키온이
존재하기 때문이 아니라 타키온이 기술해 줄 수 있는 현상의 흥미로움
때문이라고 본다.