Новые измерения подтверждают, что законы физики применимы и к самым высоким наблюдаемым до сих пор энергиям, независимо от того, где наблюдатель находится или как быстро он движется. Наблюдения за рекордными гамма-лучами подтверждают обоснованность лоренц-инвариантности - части теории относительности Эйнштейна о том, что скорость света постоянна во всей вселенной. Обсерватория High Altitude Water Cherenkov Observatory в Пуэбле (Мексика), сокращенно HAWC, зарегистрировала гамма-лучи, исходящие от далеких галактических источников.
Композитный рисунок фрагмента неба в сверхвысоком гамма-диапазоне. На переднем планет изображена обсерватория HAWC. © Courtesy of Jordan Goodman
«То, как относительность ведет себя при очень высоких энергиях, оказывает реальное влияние на мир вокруг нас», - заявил Пэт Хардинг, астрофизик из Нейтронной научно-технической группы в Лос-Аламосской национальной лаборатории и участник группы научного сотрудничества HAWC. - «Большинство моделей квантовой гравитации утверждает, что поведение относительности изменяется при очень высоких энергиях. Но наши наблюдения за такими высокоэнергетическими фотонами увеличивают энергетический диапазон, в котором действует относительность, более чем в сто раз».
Инвариантность Лоренца является ключевым элементом стандартной модели физики. Тем не менее, ряд теорий в отношении физики, выходящей за рамки стандартной модели, предполагают, что инвариантность Лоренца при самых высоких энергиях не применима. А когда инвариантность Лоренца нарушается, возможен целый ряд экзотических явлений. Например, гамма-лучи могли бы двигаться быстрее или медленнее, чем обычная скорость света. И если бы они были быстрее, то эти фотоны с высокой энергией распались бы на частицы с более низкой энергией и никогда бы не достигли Земли.
Обсерватория гамма-излучений HAWC недавно зарегистрировала ряд астрофизических источников, которые производят фотоны с энергиями выше 100 тераэлектрон-вольт - эти энергии намного выше, чем те, что могли бы быть достигнуты в любом построенном на Земле ускорителе. Поскольку HAWC видит эти гамма-лучи, то это расширяет диапазон, в котором инвариантность Лоренца продолжает действовать, в сто раз.
«Свидетельство еще более энергетичных гамма-лучей, пришедших с астрономических расстояний, позволит провести еще более точные исследования действенности относительности. Поскольку HAWC будет продолжать собирать данные в течение следующих нескольких лет и при этом под руководством Национальной лаборатории Лос-Аламоса будет внедрять усовершенствования в свои детекторы и методы анализа высоких энергий, мы получим возможность дополнительно исследовать эту выходящую за рамки стандартной физику», - подводит итог Хардинг.
