洛倫茲不變性,以荷蘭物理學家亨德裡克·洛倫茲的名字命名,這個概念認為對於整個宇宙的觀測者來說,物理定律是一樣的,無論他們在哪裡或移動的速度有多快。洛倫茲不變性是狹義相對論的核心,狹義相對論預言,在真空中,無論在什麼情況下,光速都是恆定的常數。
在迄今為止的所有測量中,這個速度確實是恆定的,即使是科學家使用粒子加速器可以在地球上產生的最高能量水平下進行的測量。 一項新的研究報導說,還具有更高的能量,這些能量是由劇烈的天體物理學現象產生的。
研究小組分析了由墨西哥普埃布拉州一座火山肩上的300個水箱組成的高海拔切倫科夫(HAWC)觀測站收集的數據。這些容器內的靈敏探測器能夠測量高能伽馬射線撞擊地球大氣層分子時產生的粒子級聯。據《物理評論快報》(Physical Review Letters)在線發表的最新研究報告稱,觀測臺已經探測到能量超過100萬億電子伏特的光子跡象,這些光子的能量比可見光的能量高出約1萬億倍。
這是一件大事,因為它表明即使是那些極強的光子也沒有超過宇宙的速度極限。研究小組成員說,如果它們的速度超過每秒299791公裡,它們就會衰變為低能量粒子,永遠無法到達水箱探測器。
新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室天體物理學家、HAWC科學合作組織成員帕特·哈丁在一份聲明中說:「相對論在非常高的能量下的行為對我們周圍的世界有著真正的影響。大多數量子引力模型都說,相對論的行為將在非常高的能量下崩潰。現在我們對這種高能光子的觀測,完全提高了相對論所能容納的能量尺度,超過了百分之一。」
將來,HAWC將繼續獲取更多的數據,並把最高能量改進探測器和分析技術納入其中,進一步推高這些限制,從而提供更嚴格的狹義相對論檢驗。