Теории Эйнштейна даже при проверке гамма-излучением ничего не грозит

Спустя столетие после формулировки специальной теории относительности ее фундаментальные принципы проходят новые, невероятно точные проверки. Международная группа исследователей предприняла одну из самых масштабных попыток обнаружить возможные «трещины» в одном из краеугольных камней современной физики — принципе постоянства скорости света.

Теоретический фундамент для этого поиска — непреодоленный разрыв между квантовой механикой и общей теорией относительности. Многие гипотезы, пытающиеся объединить их в «теорию всего», допускают, что на экстремально малых масштабах и высоких энергиях может нарушаться лоренц-инвариантность — симметрия, лежащая в основе открытий Эйнштейна.

Проверка гипотез на практике

Чтобы проверить эти смелые теоретические предсказания, коллектив ученых под руководством специалистов из Автономного университета Барселоны обратился к данным астрофизических наблюдений. Исследователи проанализировали гамма-лучи сверхвысоких энергий, приходящие из глубин космоса. Их цель — обнаружить, зависит ли скорость света от энергии частицы.

Согласно некоторым моделям квантовой гравитации, более энергичные фотоны должны двигаться чуть медленнее, чем их менее энергичные «собратья». Хотя этот эффект ничтожно мал, за миллиарды световых лет пути такая задержка могла бы накапливаться и стать заметной для земных детекторов.

Результат: Отклонений не обнаружено

Применив передовые статистические методы к обширному архиву наблюдений за далекими активными галактиками, ученые провели тщательный поиск подобных временных задержек. Несмотря на ожидания, которые сулили революцию в физике, никаких статистически значимых нарушений лоренц-инвариантности обнаружить не удалось.

Этот «нулевой» результат, однако, имеет огромную научную ценность. Проведенная работа позволила ужесточить существующие ограничения на возможные отклонения на целый порядок величины. Это означает, что скорость света подтверждает свой статус универсальной константы даже в самых экстремальных условиях, которые только можно наблюдать во Вселенной.

Будущее — за телескопами нового поколения

Научное сообщество не намерено останавливаться. Поиск следов квантовой гравитации будет продолжен с помощью инструментов следующего поколения, таких как строящаяся Обсерватория массива черенковских телескопов (CTA). С ее вводом в строй астрофизики получат беспрецедентную возможность детектировать гамма-лучи и проводить еще более точные замеры, продолжая испытывать ткань пространства-времени на прочность.