Fizycy zmierzyli prędkość światła przy najwyższych energiach i stwierdzili, że jest ona nadal stała we wszystkich miejscach we Wszechświecie, nawet w promieniach gamma emitowanych przez źródła takie jak eksplodujące gwiazdy.
Oznacza to, że nawet przy najwyższych energiach, jakie możemy wykryć, jeden z filarów teorii szczególnej teorii względności Alberta Einsteina jest nadal niezachwiany.
„Sposób, w jaki światło zachowuje się przy bardzo wysokich energiach, ma realne konsekwencje dla otaczającego nas świata” – powiedział astrofizyk Pat Harding z Los Alamos National Laboratory w Nowym Meksyku.
Niezmiennik Lorentza jest podstawową zasadą szczególnej teorii względności. Wyraża fakt, że bez względu na to, gdzie jesteś we wszechświecie, prawa fizyki – w tym prędkość światła – pozostają takie same.
Jednak istnieją teorie sugerujące, że niezmienność Lorentza może zostać naruszona przy bardzo wysokich energiach. Jeśli zostanie to potwierdzone, będziemy potrzebować nowych praw fizyki, aby to wyjaśnić. Ale musimy też to odkryć.
Jeśli niezmienność Lorentza załamie się przy wysokich energiach, to zjawiska o wysokiej energii muszą wykazywać nieoczekiwane zachowanie, niezgodne z teorią względności; na przykład światło może poruszać się z różnymi prędkościami.
Obserwatorium HAWC niedawno wykryło szereg promieni gamma o energiach powyżej 100 TeV. Już sam ten fakt nakłada ograniczenia na naruszenie niezmienniczości Lorentza – oznacza to, że fotony nie poruszają się szybciej niż prędkość światła w próżni.
Nie oznacza to, że niezmienność Lorentza nie może zostać naruszona nawet przy wyższych energiach, ale oznacza to, że pozostaje prawdziwa w naszych wykrywalnych granicach. I to jest naprawdę świetne.
Badanie zostało opublikowane w Physical Review Letters.
Źródła: Zdjęcie: Mgławica Krab, źródło promieniowania gamma. (NASA / ESA / J. Hester / A. Loll / Arizona State University)