3 апреля 2020

В Лос-Аламосской лаборатории проводят проверку теории относительности на высоких энергиях

Система детекторов

Концепция, называемая инвариантностью Лоренца, названная в честь голландского физика Хендрика Лоренца, утверждает, что законы физики одинаковы для наблюдателей во всей Вселенной, независимо от того, где они находятся и как быстро они движутся.

Инвариантность Лоренца лежит в основе специальной теории относительности, которая предсказывает, среди прочего, что скорость света в вакууме является постоянной величиной 299 791 километров в секунду, независимо от ситуации.

Эта скорость действительно постоянна во всех измерениях на сегодняшний день, даже на самых высоких энергетических уровнях, которые ученые могут произвести здесь, на Земле, с помощью ускорителей частиц. И она также удерживается и при гораздо более высоких энергиях, которые генерируются драматическими астрофизическими явлениями, сообщает новое исследование.

Исследовательская группа проанализировала данные, собранные «Высотной водной черенковской гамма-обсерваторией» (HAWC) - системой из 300 резервуаров для воды, построенной на склонах вулкана в мексиканском штате Пуэбла. Чувствительные детекторы внутри этих резервуаров измеряют каскады частиц, образующихся при попадании высокоэнергетических гамма-лучей на молекулы в атмосфере Земли.

Обсерватория обнаружила свидетельства существования фотонов с энергиями выше 100 тераэлектронвольт - примерно в 1 триллион раз превышающими энергию видимого света - исходящих по меньшей мере от четырех различных астрофизических источников, сообщается в новом исследовании, опубликованное в понедельник (30 марта) в журнале Physical Review Letters.

Это большое дело, потому что оно показывает, что даже эти чрезвычайно мощные фотоны не превышали универсального ограничения скорости. Если бы они двигались быстрее, чем 299 791 километров в секунду, то распались бы на частицы с более низкой энергией и никогда не достигли бы детекторов в резервуарах с водой, сказали члены исследовательской группы.

«То, как теория относительности ведет себя при очень высоких энергиях, имеет реальные последствия для окружающего нас мира»,

- говорится в заявлении соавтора Пэта Хардинга, астрофизика из Лос-Аламосской Национальной лаборатории в Нью-Мексико и члена научного сотрудничества HAWC.

«Большинство моделей квантовой гравитации говорят, что поведение теории относительности разрушается при очень высоких энергиях», - добавил Хардинг.

По словам Хардинга, данные HAWC могут еще больше раздвинуть эти пределы в будущем, обеспечив еще более строгие тесты специальной теории относительности.

"Поскольку в ближайшие годы компания HAWC продолжит собирать больше данных и внедрять усовершенствованные технологии детектирования и анализа в Лос-Аламосе на самых высоких энергиях, мы сможем изучать эту физику еще лучше", - сказал он.