自大爆炸以来最大的宇宙爆炸产生的光子或光粒子,被称为“船”(有史以来最亮的),不应该到达地球。也就是说,除非他违反了爱因斯坦制定的规则。现在科学家们可能知道它是如何做到的,新的研究表明高能光子如何在超过 20 亿光年的旅程中幸存下来而不被吸收。
船,一个 伽马辐射爆发 正式任命 GRB 221009A首次探测到是在 2022 年 10 月 9 日。在地球上降落的事件产生的光子海洋中,迄今为止已探测到源自伽马射线爆发的最高能量光子。它是由位于俄罗斯高加索地区巴克桑天文台的超高能宇宙射线探测器地毯探测到的。
问题是,根据当前所有的物理规则,具有如此高能量的粒子不应该因为在如此远的距离发生爆炸而到达地球。这是因为空间不是空的;它充满了紧接着留下的光子“化石”辐射场 大爆炸 任命 宇宙微波背景 (中巴)。高能光子几乎不可能传播 20 亿光年而不与 CMB 光子相互作用并发生转变。但它还是来了。
“我们从一个非常简单的问题开始:这个光子如何在根据已知物理学应该摧毁它的旅程中幸存下来?”意大利国家天体物理研究所(INAF)团队负责人乔治·加兰蒂(Giorgio Galanti)在一份声明中表示。 “地毯实验的新数据向我们表明,之前提出的解释已不再充分。
“因此,我们寻求一种理论场景,能够一致地描述我们所观察到的情况,而不需要对方程进行任意修正。”
假设的转变
为了调查这种高能光子如何到达我们星球的奥秘,加兰蒂和他的同事们转向了一种名为“超轻”的假设粒子。 行动类颗粒(ALP)。
ALPS 可以通过一种机制来解决这个难题,该机制允许光子在旅程中转换为 ALP,然后在到达银河系时转换回光子。问题是这仍然无法解释如此高能量的光子。
该团队将 ALP 的想法与提议的违反爱因斯坦 1905 年理论的基本原理之一结合起来。 狭义相对论 称为“洛伦兹不变性”。
简而言之,洛伦兹不变性表明以不同速度移动的观察者应该经历相同的物理定律。该团队测试了洛伦兹不变性可以在高能量下被打破的想法,从而改变光子在空间中传播的方式。
根据该团队设计的场景,光子可以通过避免与这些化石光子相互作用来避免由于与宇宙微波背景相互作用而湮灭。
因此,新研究表明,在足够高的能量下,光子可以在透明空间中走上“快车道”,避开通常会迫使其破坏性转变的物理原理。
有趣的是,有一些关于 BOAT 的证据似乎支持这一理论。根据该团队开发的图像,这种高能光子应该在来自船的低能光粒子大约一小时后到达地球。事实上,事情正是如此。
美国国家核物理研究所 (INFN) 的团队成员 Marco Roncadelli 表示:“我们工作中最有趣的一点是,它首次将迄今为止分别开发的两个想法结合在一起。” “如果未来的观测证实了这种情况,太空将成为一个天然的研究实验室 量子引力 其能量远远高于地球上建造的任何加速器所能达到的能量。”
该团队的研究成果可在存储库的网站上找到 arXiv 并已被《物理评论快报》接受发表。










