science >> Wetenschap >  >> Fysica

Observatorium Cherenkov op grote hoogte test lichtsnelheid

Deze samengestelde afbeelding toont een zicht op de lucht in ultrahoge energie gammastralen. De pijlen geven de vier bronnen van gammastraling aan met energieën van meer dan 100 TeV vanuit onze melkweg (met dank aan de HAWC-samenwerking) opgelegd over een foto van de 300 grote watertanks van het HAWC Observatorium. De tanks bevatten gevoelige lichtdetectoren die de buien van deeltjes meten die worden geproduceerd door de gammastralen die de atmosfeer meer dan 10 mijl boven de grond raken. Krediet:Jordan Goodman

Nieuwe metingen bevestigen, naar de hoogste energieën die tot nu toe zijn verkend, dat de wetten van de fysica gelden, waar je ook bent of hoe snel je ook beweegt. Waarnemingen van recordbrekende gammastraling bewijzen de robuustheid van Lorentz-invariantie - een onderdeel van Einsteins relativiteitstheorie die voorspelt dat de lichtsnelheid overal in het universum constant is. Het Cherenkov-observatorium op grote hoogte in Puebla, Mexico detecteerde de gammastraling afkomstig van verre galactische bronnen.

"Hoe relativiteit zich gedraagt ​​bij zeer hoge energieën heeft reële gevolgen voor de wereld om ons heen, " zei Pat Harding, een astrofysicus in de Neutron Science and Technology-groep in het Los Alamos National Laboratory en een lid van de wetenschappelijke samenwerking van HAWC. "De meeste kwantumzwaartekrachtmodellen zeggen dat het relativiteitsgedrag bij zeer hoge energieën zal afbreken. Onze waarneming van zulke hoogenergetische fotonen verhoogt de energieschaal waar de relativiteitstheorie met meer dan een factor honderd geldt."

Lorentz-invariantie is een belangrijk onderdeel van het standaardmodel van de natuurkunde. Echter, een aantal theorieën over fysica die verder gaan dan het standaardmodel suggereren dat Lorentz-invariantie mogelijk niet standhoudt bij de hoogste energieën. Als de Lorentz-invariantie wordt geschonden, een aantal exotische fenomenen worden mogelijkheden. Bijvoorbeeld, gammastralen kunnen sneller of langzamer reizen dan de conventionele lichtsnelheid. Als sneller, die hoogenergetische fotonen zouden vervallen tot deeltjes met een lagere energie en dus nooit de aarde bereiken.

Het HAWC Gamma Ray Observatory heeft onlangs een aantal astrofysische bronnen gedetecteerd die fotonen produceren van meer dan 100 TeV (een biljoen keer de energie van zichtbaar licht), veel hogere energie dan welke aardse versneller dan ook. Omdat HAWC deze gammastralen ziet, het vergroot het bereik van Lorentz Invariantie met een factor 100.

"Detecties van gammastralen met nog hogere energie van astronomische afstanden zullen de controle op de relativiteit strenger maken. Aangezien HAWC de komende jaren meer gegevens blijft verzamelen en door Los Alamos geleide verbeteringen aan de detector- en analysetechnieken met de hoogste energieën incorporeert, we zullen deze fysica nog verder kunnen bestuderen, ' zei Harding.