Один из ключевых принципов современной физики — постоянство скорости света — был с невероятной точностью подтверждён в новом исследовании. Эта работа продолжает дело классического эксперимента Майкельсона и Морли 1887 года, который не смог обнаружить движение Земли через гипотетическую светоносную среду — эфир. Именно этот «нулевой» результат натолкнул Альберта Эйнштейна на идею о постоянстве скорости света, ставшую краеугольным камнем специальной теории относительности.
Из этой теории вытекает принцип, известный как инвариантность Лоренца: законы физики идентичны для всех наблюдателей, независимо от их относительного движения. На этом принципе построены квантовая теория поля и Стандартная модель элементарных частиц — самая точная из когда-либо созданных научных теорий.
Несмотря на столетний успех специальной теории относительности, физики продолжают проверять инвариантность Лоренца. Причина — в фундаментальном конфликте с другой великой теорией: общей теорией относительности, описывающей гравитацию. Попытки объединить эти две теории в рамках квантовой гравитации часто приводят к теоретическим моделям, которые, хотя и незначительно, но нарушают инвариантность Лоренца.
Одно из предсказаний таких моделей — зависимость скорости света от энергии частиц, фотонов. Этот эффект должен быть чрезвычайно мал, но может становиться заметным для фотонов самой высокой энергии — гамма-лучей. Крошечные различия в их скорости, накапливаясь на пути от далёких космических источников, могут приводить к измеримым задержкам во времени прибытия на Землю.
Международная команда исследователей использовала этот принцип для проверки инвариантности Лоренца с беспрецедентной точностью. Применив новый статистический метод к данным астрофизических наблюдений, учёные установили рекордные ограничения на возможные нарушения этого принципа.
Хотя исследователям не удалось обнаружить нарушение инвариантности Лоренца, новые ограничения стали в десять раз строже предыдущих. Это означает, что теория Эйнштейна вновь подтверждена, но на ещё более высоком уровне точности. Поиск продолжается, и будущие инструменты, такие как обсерватория Cherenkov Telescope Array, позволят провести ещё более чувствительные проверки, возможно, приблизив науку к разгадке тайн квантовой гравитации.
Источник: habr.com