Tachyonic field
طبیعیات میں، ٹیچیونک فیلڈ، یا صرف ٹیچیون، ایک خیالی کمیت والا کوانٹم فیلڈ ہے۔ اگرچہ ٹیچیونک ذرات (وہ ذرات جو روشنی سے زیادہ تیزی سے حرکت کرتے ہیں) ایک خالص فرضی تصور ہیں جو متعدد ضروری جسمانی اصولوں کی خلاف ورزی کرتے ہیں، لیکن خیال کیا جاتا ہے کہ خیالی کمیت کے ساتھ کم از کم ایک فیلڈ، ہگس فیلڈ موجود ہے۔ کسی بھی حالت میں ٹیچیونک فیلڈز کی کوئی حوصلہ افزائی کبھی بھی روشنی سے زیادہ تیزی سے نہیں پھیلتی ہے-ٹیچیونک (خیالی) کمیت کی موجودگی یا عدم موجودگی کا اشاروں کی زیادہ سے زیادہ رفتار پر کوئی اثر نہیں پڑتا ہے، اور اس لیے روشنی سے تیز ذرات کے برعکس وجہ کی کوئی خلاف ورزی نہیں ہوتی ہے۔ ٹیچیونک شعبے طبیعیات میں اہم کردار ادا کرتے ہیں اور ان پر مقبول کتابوں میں بحث کی جاتی ہے۔ اصطلاح "ٹیچیون" جیرالڈ فینبرگ نے 1967 کے ایک مقالے میں وضع کی تھی جس میں خیالی کمیت کے ساتھ کوانٹم فیلڈز کا مطالعہ کیا گیا تھا۔ فینبرگ کا خیال تھا کہ اس طرح کے فیلڈز روشنی کے پھیلاؤ سے زیادہ تیزی سے اجازت دیتے ہیں، لیکن جلد ہی یہ محسوس ہوا کہ ایسا نہیں تھا۔ اس کے بجائے، خیالی کمیت ایک عدم استحکام پیدا کرتی ہے: کوئی بھی ترتیب جس میں ایک یا زیادہ فیلڈ کے محرکات ٹیچیونک ہوتے ہیں وہ بے ساختہ ختم ہو جائیں گے، اور اس کے نتیجے میں تشکیل میں کوئی جسمانی ٹیچیون نہیں ہوتے ہیں۔ اس عمل کو ٹیچیون کنڈینسیشن کہا جاتا ہے۔ ایک مشہور مثال ذرہ طبیعیات کے معیاری ماڈل میں ہگس بوسون کا ارتکاز ہے۔ جدید طبیعیات میں، تمام بنیادی ذرات کو فیلڈز کے مقامی محرکات کے طور پر سمجھا جاتا ہے۔ ٹیچیون غیر معمولی ہیں کیونکہ عدم استحکام اس طرح کے کسی بھی مقامی جوش و خروش کو موجود ہونے سے روکتا ہے۔ کوئی بھی مقامی خلل، چاہے کتنا ہی چھوٹا کیوں نہ ہو، ایک تیزی سے بڑھتا ہوا جھرن شروع کرتا ہے جو خلل کے مستقبل کے روشنی شنک کے اندر ہر جگہ طبیعیات کو مضبوطی سے متاثر کرتا ہے۔ تشریح ٹیچیونک کنڈینسیشن کا جائزہ اگرچہ ٹیچیونک خیالی کمیت کا تصور پریشان کن لگ سکتا ہے کیونکہ کسی خیالی کمیت کی کوئی کلاسیکی تشریح نہیں ہے، لیکن کمیت کی مقدار نہیں ہے۔ بلکہ، اسکیلر فیلڈ ہے ؛ یہاں تک کہ ٹیچیونک کوانٹم فیلڈز کے لیے بھی، اسپیسیلک جیسے الگ الگ پوائنٹس پر فیلڈ آپریٹرز اب بھی کمیوٹ (یا اینٹی کمیونٹ) کرتے ہیں، اس طرح وجہ کو محفوظ رکھتے ہیں۔ لہذا، معلومات اب بھی روشنی سے زیادہ تیزی سے نہیں پھیلتی ہیں، اور حل تیزی سے بڑھتے ہیں، لیکن سپر لومینلی طور پر نہیں (وجہ کی کوئی خلاف ورزی نہیں ہے)۔ "خیالی کمیت" کا اصل مطلب یہ ہے کہ نظام غیر مستحکم ہو جاتا ہے۔ صفر ویلیو فیلڈ اپنی ممکنہ توانائی کے مقامی کم از کم کے بجائے مقامی زیادہ سے زیادہ پر ہوتا ہے، بالکل پہاڑی کی چوٹی پر گیند کی طرح۔ ایک بہت چھوٹا تسلسل (جو ہمیشہ کوانٹم کے اتار چڑھاؤ کی وجہ سے ہوگا) فیلڈ کو مقامی کم از کم کی طرف تیزی سے بڑھتے ہوئے طول و عرض کے ساتھ نیچے کی طرف لے جائے گا۔ اس طرح، ٹیچیون کنڈینسیشن ایک جسمانی نظام کو چلاتا ہے جو ایک مقامی حد تک پہنچ چکا ہے اور اس سے جسمانی ٹیچیون پیدا کرنے کی توقع کی جا سکتی ہے، ایک متبادل مستحکم حالت میں جہاں کوئی جسمانی ٹیچیون موجود نہیں ہے۔ ایک بار جب ٹیچیونک فیلڈ کم سے کم صلاحیت تک پہنچ جاتا ہے، تو اس کا کوانٹا اب ٹیچیون نہیں ہوتا بلکہ مثبت بڑے پیمانے پر مربع شدہ عام ذرات ہوتے ہیں، جیسے کہ ہگس بوسون۔ ٹیچیونک فیلڈ اور سگنل کے پھیلاؤ کی جسمانی تشریح ایک سادہ مکینیکل مشابہت ہے جو اس بات کی وضاحت کرتی ہے کہ ٹیچیونک فیلڈز روشنی سے زیادہ تیزی سے نہیں پھیلتے، وہ عدم استحکام کی نمائندگی کیوں کرتے ہیں، اور خیالی کمیت کے معنی کی وضاحت کرنے میں مدد کرتا ہے (کمیت کا مربع منفی ہونا)۔ پنڈلم کی ایک لمبی لائن پر غور کریں، جو سب سیدھے نیچے کی طرف اشارہ کرتے ہیں۔ ہر لاکٹ کے سرے پر موجود کمیت اپنے دو پڑوسیوں کے کمیت سے چشموں کے ذریعے جڑی ہوتی ہے۔ پنڈلم میں سے ایک کو ہلانے سے دو لہریں پیدا ہوں گی جو لائن کے نیچے دونوں سمتوں میں پھیلتی ہیں۔ جیسے جیسے لہر گزرتی ہے، ہر لاکٹ اپنی باری میں سیدھے نیچے کی پوزیشن کے بارے میں چند بار ارتعاش کرتا ہے۔ ان لہروں کے پھیلاؤ کی رفتار کا تعین آسان طریقے سے چشموں کے تناؤ اور لاکٹ کے وزن کی جمود کمیت سے کیا جاتا ہے۔ رسمی طور پر، ان پیرامیٹرز کا انتخاب کیا جا سکتا ہے تاکہ پھیلاؤ کی رفتار روشنی کی رفتار ہو۔ قریب سے فاصلے والے پنڈولم کی لامحدود کثافت کی حد میں، یہ ماڈل ایک رشتہ دار فیلڈ تھیوری سے ملتا جلتا ہو جاتا ہے، جہاں لہریں ذرات کے ینالاگ ہوتے ہیں۔ پنڈلمز کو سیدھے نیچے کی طرف اشارہ کرنے سے ہٹانے کے لیے مثبت توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ ان ذرات کی مربع کمیت مثبت ہے۔ اب ایک ابتدائی حالت پر غور کریں جہاں وقت t = 0 پر، تمام پنڈلم سیدھے اوپر کی طرف اشارہ کر رہے ہیں۔ واضح طور پر یہ غیر مستحکم ہے، لیکن کم از کم کلاسیکی طبیعیات میں کوئی تصور کر سکتا ہے کہ وہ اتنے احتیاط سے متوازن ہیں کہ وہ غیر معینہ مدت تک سیدھے اوپر کی طرف اشارہ کرتے رہیں گے جب تک کہ وہ پریشان نہ ہوں۔ اوپر سے نیچے والے پنڈلم میں سے کسی ایک کو ہلانے سے پہلے سے بہت مختلف اثر پڑے گا۔ وگل کے اثرات کے پھیلاؤ کی رفتار پہلے کی طرح ہی ہے، کیونکہ نہ تو اسپرنگ ٹینشن اور نہ ہی انیرٹیل ماس تبدیل ہوا ہے۔ تاہم، خلل سے متاثر پنڈلم پر اثرات ڈرامائی طور پر مختلف ہوتے ہیں۔ وہ پنڈلم جو خلل کے اثرات کو محسوس کرتے ہیں وہ الٹنا شروع ہو جائیں گے، اور تیزی سے رفتار پکڑ لیں گے۔ درحقیقت، یہ ظاہر کرنا آسان ہے کہ کوئی بھی مقامی خلل ایک تیزی سے بڑھتے ہوئے عدم استحکام کو جنم دیتا ہے جو اس کے مستقبل کے "ریپل کون" (طول و عرض کے پھیلاؤ کی رفتار سے ضرب شدہ وقت کے برابر سائز کا خطہ) کے اندر ہر چیز کو متاثر کرتا ہے۔ لامحدود پنڈلم کثافت کی حد میں، یہ ماڈل ایک ٹیچیونک فیلڈ تھیوری ہے۔ طبیعیات میں اہمیت بے ساختہ ہم آہنگی کے ٹوٹنے کا رجحان، جس کا تعلق ٹیچیون کنڈینسیشن سے ہے، نظریاتی طبیعیات کے بہت سے پہلوؤں میں مرکزی کردار ادا کرتا ہے، بشمول گینزبرگ-لنڈاؤ اور بی سی ایس کے سپر کنڈکٹیویٹی کے نظریات۔ دیگر مثالوں میں کائناتی افراط زر کے بعض ماڈلز میں انفلاٹن فیلڈ (جیسے نئی افراط زر)، اور بوسونک سٹرنگ تھیوری کا ٹیچین شامل ہیں۔ کوانٹم فیلڈ تھیوری میں، ٹیچین کسی فیلڈ کا ایک کوانٹم ہوتا ہے-عام طور پر ایک اسکیلر فیلڈ-جس کی مربع شدہ کمیت منفی ہوتی ہے، اور اسے بے ساختہ ہم آہنگی کو توڑنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے: اس طرح کے فیلڈ کا وجود فیلڈ ویکیوم کے عدم استحکام کو ظاہر کرتا ہے۔ فیلڈ اپنی ممکنہ توانائی کے مقامی کم از کم کے بجائے مقامی زیادہ سے زیادہ پر ہوتا ہے، بالکل پہاڑی کی چوٹی پر موجود گیند کی طرح۔ ایک بہت چھوٹا تسلسل (جو ہمیشہ کوانٹم کے اتار چڑھاؤ کی وجہ سے ہوتا ہے) میدان (گیند) کو تیزی سے بڑھتے ہوئے طول و عرض کے ساتھ نیچے کی طرف لے جائے گا: یہ ٹیچیون سنکشیپن کو جنم دے گا۔ ایک بار جب ٹیچیونک فیلڈ کم سے کم صلاحیت تک پہنچ جاتا ہے، تو اس کا کوانٹا اب ٹیچیون نہیں ہوتا ہے بلکہ اس میں مثبت ماس مربع ہوتا ہے۔ ذرہ طبیعیات کے معیاری ماڈل کا ہگس بوسون ایک مثال ہے۔ تکنیکی طور پر، مربع کمیت مؤثر صلاحیت کا دوسرا مشتق ہے۔ ٹیچیونک فیلڈ کے لیے دوسرا مشتق منفی ہوتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ موثر صلاحیت مقامی کم از کم کے بجائے مقامی زیادہ سے زیادہ ہوتی ہے۔ لہذا، یہ صورتحال غیر مستحکم ہے اور میدان صلاحیت کو کم کر دے گا۔ چونکہ ٹیچیون کی مربع کمیت منفی ہوتی ہے، اس لیے اس کی رسمی طور پر ایک خیالی کمیت ہوتی ہے۔ یہ عمومی اصول کا ایک خاص معاملہ ہے، جہاں غیر مستحکم بڑے ذرات کو باضابطہ طور پر ایک پیچیدہ کمیت کے طور پر بیان کیا جاتا ہے، جس میں حقیقی حصہ معمول کے لحاظ سے ان کی کمیت ہوتا ہے، اور خیالی حصہ قدرتی اکائیوں میں انحطاط کی شرح ہوتا ہے۔ تاہم، کوانٹم فیلڈ تھیوری میں، ایک ذرہ (ایک "ایک ذرہ کی حالت") کو تقریبا ایک ایسی حالت کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جو وقت کے ساتھ مستقل ہوتی ہے۔ یعنی، ہیملٹنین کی ایک آئجین ویلیو۔ غیر مستحکم ذرہ ایک ایسی حالت ہے جو وقت کے ساتھ تقریبا مستقل رہتی ہے۔ اگر یہ پیمائش کے لیے کافی لمبا موجود ہے، تو اسے باضابطہ طور پر ایک پیچیدہ کمیت کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے، جس میں کمیت کا حقیقی حصہ اس کے خیالی حصے سے زیادہ ہوتا ہے۔ اگر دونوں حصے ایک ہی شدت کے ہوں، تو اس کی تشریح ذرہ کے بجائے بکھرنے کے عمل میں ظاہر ہونے والی گونج کے طور پر کی جاتی ہے، کیونکہ یہ سمجھا جاتا ہے کہ بکھرنے کے عمل سے آزادانہ طور پر ناپنے کے لیے اس کا اتنا طویل وجود نہیں ہے۔ ٹیچیون کے معاملے میں کمیت کا حقیقی حصہ صفر ہوتا ہے، اور اس لیے کسی ذرہ کے تصور کو اس سے منسوب نہیں کیا جا سکتا۔ یہاں تک کہ ٹیچیونک کوانٹم فیلڈز کے لیے، خلا جیسے الگ الگ مقامات پر فیلڈ آپریٹرز اب بھی سفر کرتے ہیں (یا اینٹی کمیونٹ)، اس طرح وجہ کے اصول کو محفوظ رکھتے ہیں۔ قریب سے متعلق وجوہات کی بناء پر، ٹیچیونک فیلڈ کے ساتھ بھیجے گئے سگنلز کی زیادہ سے زیادہ رفتار اوپر سے روشنی کی رفتار سے سختی سے محدود ہوتی ہے۔ لہذا، ٹیچیونک فیلڈز کی موجودگی یا عدم موجودگی سے قطع نظر معلومات کبھی بھی روشنی سے زیادہ تیزی سے حرکت نہیں کرتی ہیں۔ ٹیچیونک فیلڈز کی مثالیں بے ساختہ ہم آہنگی کے ٹوٹنے کے تمام معاملات ہیں۔ گاڑھا مادے کی طبیعیات میں ایک قابل ذکر مثال فیرومیگنیٹزم ہے۔ ذرہ طبیعیات میں سب سے مشہور مثال معیاری ماڈل میں ہگس میکانزم ہے۔ سٹرنگ تھیوری میں ٹیچیونز کی وہی تشریح ہوتی ہے جو کوانٹم فیلڈ تھیوری میں ہوتی ہے۔ تاہم، سٹرنگ تھیوری، کم از کم، اصولی طور پر، نہ صرف ٹیچیونک فیلڈز کی طبیعیات کو بیان کر سکتی ہے، بلکہ یہ بھی پیش گوئی کر سکتی ہے کہ آیا ایسی فیلڈز ظاہر ہوتی ہیں یا نہیں۔ ٹیچیونک فیلڈز درحقیقت سٹرنگ تھیوری کے بہت سے ورژن میں پیدا ہوتے ہیں۔ عام طور پر، سٹرنگ تھیوری بتاتی ہے کہ جسے ہم "ذرات" (الیکٹران، فوٹون، گریویٹن وغیرہ) کے طور پر دیکھتے ہیں وہ دراصل ایک ہی بنیادی سٹرنگ کی مختلف کمپن ریاستیں ہیں۔ ذرہ کی کمیت کا اندازہ ان کمپنوں سے لگایا جا سکتا ہے جو تار ظاہر کرتا ہے ؛ تقریبا بولتے ہوئے، کمیت کا انحصار "نوٹ" پر ہوتا ہے جو تار لگتا ہے۔ ٹیچیون اکثر جائز تار ریاستوں کے سپیکٹرم میں ظاہر ہوتے ہیں، اس معنی میں کہ کچھ ریاستوں میں منفی کمیت مربع ہوتی ہے، اور اس وجہ سے، خیالی کمیت ہوتی ہے۔ اگر ٹیچین ایک کھلی تار کے کمپن موڈ کے طور پر ظاہر ہوتا ہے، تو یہ بنیادی ڈی-برین سسٹم کے عدم استحکام کا اشارہ کرتا ہے جس سے تار منسلک ہوتا ہے۔ اس کے بعد نظام بند تاروں اور/یا مستحکم ڈی-برین کی حالت میں ختم ہو جائے گا۔ اگر ٹیچیون ایک بند تار کمپن موڈ ہے، تو یہ خلائی وقت میں ہی عدم استحکام کی نشاندہی کرتا ہے۔ عام طور پر، یہ معلوم نہیں ہے (یا نظریہ) کہ یہ نظام کس چیز میں ختم ہو جائے گا۔ تاہم، اگر بند تار ٹیچیون کو خلائی وقت کی انفرادیت کے ارد گرد مقامی بنایا جاتا ہے، تو انحطاط کے عمل کا اختتامی نقطہ اکثر انفرادیت کو حل کرے گا۔ ڈی-برین اسٹینڈرڈ-ماڈل ایکسٹینشن پوائن کیری گروپ کوانٹم ٹنلنگ ٹیچیونک اینٹی ٹیلی فون حوالہ جات بیرونی روابط روشنی سے تیز (ایف ٹی ایل) ایف اے کیو (انٹرنیٹ آرکائیو سے) طبیعیات سے ٹیچیون اندراج ایف اے کیو فرضی ذرات سٹرنگ تھیوری ٹیچیونز ٹائم ٹریول