Физики с беспрецедентной точностью подтвердили постоянство скорости света, вновь обратившись к фундаментальным принципам, заложенным еще в девятнадцатом веке. Эксперимент Майкельсона-Морли, проведенный в 1887 году, не выявил изменений в скорости света при движении Земли, что подтолкнуло Альберта Эйнштейна к созданию специальной теории относительности. Ее ключевой постулат, лоренц-инвариантность, гласит, что законы физики одинаковы для всех наблюдателей независимо от их движения, и этот принцип лежит в основе современной Стандартной модели физики частиц.
Однако ученые продолжают искать трещины в устоявшейся картине мира из-за несовместимости квантовой теории поля и общей теории относительности. Попытки объединить гравитацию и квантовую механику часто требуют допущения о небольшом нарушении лоренц-инвариантности. Эти теоретические предположения заставляют исследователей проводить все более сложные тесты, используя возможности современной астрофизики, чтобы обнаружить отклонения там, где их не смогли найти предшественники.
Ключевым элементом нового исследования стало изучение фотонов сверхвысоких энергий, известных как гамма-лучи, приходящих из глубокого космоса. Некоторые теории квантовой гравитации предсказывают, что скорость света может зависеть от энергии частицы, и хотя эта разница ничтожна, на огромных космических расстояниях она могла бы привести к заметной задержке во времени прибытия фотонов. Если бы гамма-лучи разной энергии, испущенные одновременно, достигли Земли в разное время, это стало бы доказательством нарушения фундаментальных законов физики.
Группа исследователей из Автономного университета Барселоны проанализировала данные наблюдений за гамма-излучением, применив новый статистический метод для проверки параметров Стандартной модели. Несмотря на надежды обнаружить новую физику, результаты в очередной раз подтвердили правоту Эйнштейна: никаких нарушений зафиксировано не было. Тем не менее, работа позволила уточнить существующие ограничения на возможные отклонения скорости света на целый порядок, что является значительным научным достижением.
Научное сообщество не планирует останавливаться на достигнутом и продолжит искать следы квантовой гравитации с помощью инструментов следующего поколения. В скором времени ожидается запуск Обсерватории массива черенковских телескопов, которая позволит детектировать гамма-лучи с еще большей чувствительностью. Это даст физикам шанс заглянуть глубже в структуру Вселенной и, возможно, нащупать границы применимости теории относительности в экстремальных условиях.