|
Доказали постоянство скорости света
|
|
|
|
В 1887 году был проведен один из самых важных экспериментов в истории физики. Американским ученым Майкельсону и Морли не удалось измерить скорость Земли, сравнив скорость света в направлении движения Земли с перпендикулярной к ней скоростью. Это, пожалуй, самое важное нулевое измерение в истории науки привело Эйнштейна к постулату о постоянстве скорости света и, следовательно, к формулировке его специальной теории относительности.
|
|
|
|
Эта теория подразумевает, что все законы физики одинаковы и не зависят от относительного движения наблюдателей — концепция, известная как Лоренц-инвариантность.
|
|
|
|
Тем временем была разработана квантовая теория, в основе всех теоретических основ которой лежит лоренц-инвариантность, в частности квантовая теория поля и стандартная модель физики элементарных частиц. Последняя является наиболее тщательно протестированной теорией из когда-либо разработанных и была проверена с невероятной точностью.
|
|
|
|
Почему физики все еще сомневаются в Лоренц-инвариантности
|
|
|
|
Так почему же сомневаться в Лоренц-инвариантности после 115 лет непрерывного успеха?
|
|
|
|
Ответ снова начинается с Альберта Эйнштейна — на этот раз с его общей теории относительности, которая описывает гравитацию как деформацию геометрии. Теория, которая также оказалась чрезвычайно успешной, поскольку была с высокой точностью протестирована во многих условиях, от слабой до очень сильной гравитации.
|
|
|
|
|
|
|
Проблема заключается в фундаментальной несовместимости между волновыми функциями вероятности квантовой теории поля с их перемещением по искривленной геометрии и, в то же время, их модификациями кривизны пространства-времени. Большинство попыток объединить две теории в рамках общей теории квантовой гравитации привели к необходимости нарушить лоренц-инвариантность, хотя и незначительно.
|
|
|
|
Таким образом, поиски Майкельсона и Морли продолжаются и сегодня, чему способствуют современные лабораторные эксперименты, проводимые с использованием значительно усовершенствованной технологии.
|
|
Проверка Лоренц-инвариантности с помощью гамма-лучей
|
|
|
|
Одним из предсказаний нескольких теорий квантовой гравитации, нарушающих Лоренц-инвариантность, является зависимость скорости света от энергии фотонов. Любое отклонение от постоянной скорости света должно быть чрезвычайно малым, чтобы оставаться совместимым с текущими ограничениями, но может быть обнаружено при самых высоких энергиях фотонов, известных как гамма-лучи очень высокой энергии.
|
|
|
|
Команда исследователей, возглавляемая бывшей студенткой UAB Мерсе Герреро и нынешней аспиранткой IEEC в UAB Анной Кампой-Ордаз, при участии Робертуса Поттинга из Университета Алгарве и Маркуса Гауга, преподавателя физического факультета UAB, также работающего в IEEC, в настоящее время протестировала метод Лоренца. неизменность с беспрецедентной точностью с помощью астрофизики. Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.
|
|
|
|
Это возможно потому, что незначительные различия в групповой скорости фотонов могут привести к измеримым задержкам во времени прибытия на Землю, если фотоны были испущены одновременно из источника, расположенного на очень большом расстоянии.
|
|
|
|
Команда объединила ряд существующих оценок, полученных в результате астрофизических измерений гамма-лучей очень высоких энергий, используя новый статистический метод для проверки ряда параметров стандартной модели расширения (SME), нарушающих лоренц-инвариантность, которые в настоящее время пользуются популярностью у теоретиков.
|
|
|
|
Что показывают последние результаты
|
|
|
|
Исследователи надеялись доказать, что Эйнштейн ошибался, но, как и многие другие до них, им это не удалось. Тем не менее, новые оценки на порядок превосходят предыдущие.
|
|
|
|
Тем временем поиски экспериментальной проверки предсказаний теорий квантовой гравитации продолжаются, и не за горами появление приборов нового поколения, таких как обсерватория с массивом Черенковских телескопов, предназначенных для значительного повышения эффективности обнаружения гамма-лучей очень высокой энергии от удаленных источников.
|
|
|
|
Источник
|
