宇宙中有沒有可能：有的地方光速快，而有的地方光速慢？

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新的測(cè)量結(jié)果證實(shí)，無論你身處何處，移動(dòng)速度有多快，物理定律都適用于迄今探索到的最高能量。對(duì)破紀(jì)錄的伽馬射線觀測(cè)證明了洛倫茲不變性的穩(wěn)定性，這也是愛因斯坦相對(duì)論的一部分，預(yù)測(cè)了宇宙中任何地方的光速都是恒定一樣的。墨西哥普埃布拉的高海拔切倫科夫天文臺(tái)（HAWC），探測(cè)到了來自遙遠(yuǎn)星系源的伽馬射線，其研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上。

洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室中子科學(xué)與技術(shù)小組的天體物理學(xué)家、切倫科夫天文臺(tái)科學(xué)合作組織成員帕特·哈丁(Pat Harding)說：相對(duì)論在非常高能量下的行為，對(duì)我們周圍的世界有真正的影響，大多數(shù)量子引力模型都說，相對(duì)論行為將在非常高的能量下崩潰，我們對(duì)這種高能光子的觀測(cè)，將相對(duì)論能量尺度提高了一百倍以上，而且洛倫茲不變性是物理標(biāo)準(zhǔn)模型的重要組成部分。

然而，一些超越標(biāo)準(zhǔn)模型的物理理論表明，洛倫茲不變性可能不會(huì)保持在最高能量。如果違反了洛倫茲不變性，許多奇異現(xiàn)象就變成了可能。例如，伽馬射線的傳播速度，可能比常規(guī)光速快或慢。如果速度更快，這些高能光子會(huì)衰變成較低能量的粒子，因此永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)地球。切倫科夫天文臺(tái)伽馬射線天文臺(tái)最新探測(cè)到了一些天體物理源，它們產(chǎn)生的光子超過100TeV。

這是可見光能量的一萬億倍，比地球上任何加速器提供的能量都要高得多。由于切倫科夫天文臺(tái)能看到這些伽馬射線，它將洛倫茲不變性的尺度擴(kuò)大了100倍。天文距離探測(cè)到更高能的伽馬射線，將允許對(duì)相對(duì)論進(jìn)行更嚴(yán)格的檢查。隨著切倫科夫天文臺(tái)在未來幾年繼續(xù)獲取更多數(shù)據(jù)，并在最高能量下納入洛斯阿拉莫斯領(lǐng)導(dǎo)的探測(cè)器和分析技術(shù)的改進(jìn)，將能夠進(jìn)一步研究這一物理。

由于能量高、距離源遠(yuǎn)，天體物理觀測(cè)為檢驗(yàn)洛倫茲不變性破壞(LIV)的可能特征，提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。超光速Liv可以使光子在高能下衰變。高海拔切倫科夫天文臺(tái)(HAWC)是目前運(yùn)行在10TeV以上的最靈敏伽馬射線儀器之一，切倫科夫天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)至少有四個(gè)天體物理源發(fā)出100TeV光子的證據(jù)，對(duì)于設(shè)置的最強(qiáng)限制，這些觀測(cè)排除了超光速Liv的能量標(biāo)度：2.2×10^31eV，超過了普朗克能量的1800倍，比以前的限制提高了1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖示：這張復(fù)合圖顯示了超高能伽馬射線的天空景象，箭頭指的是四個(gè)能量超過100TeV的伽馬射線源，它們來自我們銀河系內(nèi)(由切倫科夫天文臺(tái)合作提供)，位于切倫科夫天文臺(tái)300個(gè)大型水箱的照片上，這些水箱包含靈敏的光探測(cè)器，可以測(cè)量伽馬射線擊中頭頂10英里以上大氣所產(chǎn)生的粒子雨。

博科園｜研究/來自：洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室

參考期刊《物理評(píng)論快報(bào)》

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