1887 年，一項具有里程碑意義的實驗重塑了我們對宇宙的理解。美國物理學家阿爾伯特·邁克爾遜和愛德華·莫利試圖通過比較不同方向傳播的光速來探測地球在太空中的運動。他們的實驗發現根本沒有區別。這一意想不到的無效結果成為科學史上最有影響力的結果之一。這使得阿爾伯特·愛因斯坦提出光速恆定。這是他的狹義相對論背後的關鍵思想。
狹義相對論所依據的原則是，物理定律對於所有觀察者來說都是相同的。這兩條法律之間的關係如何變化並不重要。這個概念稱為洛倫茲不變性。隨著時間的推移，洛倫茲常數已成為現代物理學的基本假設。尤其是在量子理論中
為什麼要質疑有效的原則？
量子理論以洛倫茲常數為核心發展起來。對於量子場論和粒子物理標準模型尤其如此。它是有史以來經過最徹底檢驗的科學理論。並以極高的精度通過了實驗驗證。從這項工作的歷史來看，在一個多世紀的成功之後質疑洛倫茲的不變性似乎很奇怪。
其動機來自於愛因斯坦的另一項突破。他的廣義相對論將引力描述為時空本身的彎曲。狹義相對論也是如此。從微弱的引力場到宇宙最極端的條件，它在各種環境中都得到了極高的準確性證實。
量子理論與引力之間的衝突
雖然每個人都是成功的，但量子論和廣義相對論並不能順利地結合在一起。量子物理學使用概率波函數來描述現實。雖然廣義相對論解釋了物質和能量如何塑造時空的幾何形狀，但這兩種方法很難共存，因為粒子穿過彎曲的時空，同時也會影響曲率。
人們正在嘗試將這兩種理論結合成一個稱為量子引力的單一框架。經常遇到相同的障礙許多提出的解決方案都需要稍微違反洛倫茲常數。這些違規行為非常微妙。但它可以提供有關當前理論之外的新物理學的線索。
用宇宙光測試愛因斯坦
許多洛倫茲不變量子引力模型所共有的一個預測是，光速可能稍微依賴於光子的能量。這種效應必須很小才能滿足現有的實驗限制，但是，它在最高光子能量下是可以檢測到的。尤其是在能量非常高的伽馬射線中。
由前 UAB 學生 Mercè Guerrero 和現任 UAB IEEC 博士生 Anna Campoy-Ordaz 領導的研究小組開始利用天體物理觀測來測試這一想法。該團隊還包括阿爾加維大學的 Robertus Potting 和 IEEC 附屬 UAB 物理系教授 Markus Gaug。
他們的方法基於光在宇宙中傳播的遙遠距離。如果具有不同能量的光子從遙遠的源同時發射，即使速度上很小的差異也會在到達地球時造成可測量的延遲。
新物理學的更嚴格限制
研究人員使用一種新的統計技術結合了對極高能伽馬射線的測量，以檢查標準模型擴展（SME）中理論家們青睞的幾個洛倫茲常數破壞參數。我們的目標雄心勃勃。他們希望找到證據證明愛因斯坦的假設在極端條件下可能不成立。
愛因斯坦的預言再次成為現實。該研究沒有發現任何違反洛倫茲常數的情況。結果也很顯著。新的分析將之前的限制提高了一個數量級。這極大地縮小了新物理學可能隱藏的範圍。
搜索還沒有結束。下一代天文台，例如切倫科夫望遠鏡陣列天文台，旨在探測極高能量的伽馬射線，並且具有更高的靈敏度。這些工具將幫助科學家繼續測試最深層的物理學基礎。並繼續將愛因斯坦的思想推向極限。
