นักฟิสิกส์ได้ทำการทดสอบความเร็วแสงที่มีพลังงานสูงที่สุด และพบว่ามันยังคงคงที่ทุกที่ในจักรวาล แม้แต่ในรังสีแกมม่าที่พ่นออกมาจากแหล่งกำเนิดเช่นดาวระเบิด-
ซึ่งหมายความว่า แม้ในระดับพลังงานสูงสุดที่เราตรวจจับได้ หนึ่งในเสาหลักของทฤษฎีของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษยังคงยืนหยัดมั่นคง
"สัมพัทธภาพประพฤติตนด้วยพลังงานที่สูงมากส่งผลที่แท้จริงต่อโลกรอบตัวเรา"นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ แพท ฮาร์ดิง กล่าวของห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอส อลามอส ในรัฐนิวเม็กซิโก
"แบบจำลองแรงโน้มถ่วงควอนตัมส่วนใหญ่กล่าวว่าพฤติกรรมของทฤษฎีสัมพัทธภาพจะสลายตัวเมื่อมีพลังงานสูงมาก การสังเกตโฟตอนพลังงานสูงเช่นนี้จะเพิ่มระดับพลังงานโดยที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพคงอยู่มากกว่าหนึ่งตัวประกอบของร้อย"
ค่าคงที่ของลอเรนซ์เป็นหลักการพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ เป็นการแสดงออกว่าไม่ว่าคุณจะอยู่ที่ไหนในจักรวาล กฎฟิสิกส์ รวมถึงความเร็วแสง ก็ยังคงเหมือนเดิม
อย่างไรก็ตาม มีทฤษฎีที่เสนอแนะว่าความแปรผันของลอเรนซ์อาจถูกละเมิดที่พลังงานที่สูงมาก
หากสิ่งนี้เกิดขึ้น เราจำเป็นต้องมีกฎฟิสิกส์ใหม่เพื่ออธิบายเรื่องนี้ แต่เราก็สามารถตรวจพบได้เช่นกัน
หากค่าคงที่ของลอเรนซ์แตกเมื่อมีพลังงานสูง ปรากฏการณ์พลังงานสูงก็ควรแสดงพฤติกรรมที่ไม่คาดคิดซึ่งไม่สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ ตัวอย่างเช่น แสงสามารถเดินทางด้วยความเร็วที่ต่างกันได้
นี่คือที่มาของรังสีแกมมา พวกมันเป็นแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุดและเป็นแสงประเภทพลังงานสูงสุดบนสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเกิดจากการสลายกัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสของอะตอม
พวกมันเปล่งออกมาจากซุปเปอร์โนวา ดาวนิวตรอน แสงดาวฤกษ์ และบริเวณรอบๆหลุมดำ- ปรากฏการณ์อวกาศสุดขั้วหรืออีกนัยหนึ่ง
ถ้ารังสีแกมมาเร่งความเร็วขึ้นภายใต้การละเมิดค่าคงที่ของลอเรนซ์ โฟตอนของรังสีแกมมาจะสลายตัวเป็นอนุภาคพลังงานต่ำก่อนที่จะมาถึงโลก
อนุภาคพลังงานต่ำเหล่านั้นอาจเข้ามาหรือไม่สามารถมาที่นี่ได้ แต่จะไม่ใช่รังสีแกมมาอีกต่อไป
ตอนนี้ เราต้องหารือเกี่ยวกับหอสังเกตการณ์เชเรนคอฟน้ำในพื้นที่สูง (HAWC) เป็นเครื่องตรวจจับรังสีแกมมาในระดับความสูงสูงสุดที่มีอยู่ ซึ่งออกแบบมาเพื่อตรวจจับรังสีแกมมาที่มีพลังงานสูงสุดตั้งแต่ 100 พันล้านถึง 100 ล้านล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (100 กิกะอิเล็กตรอนโวลต์หรือ GeV ถึง 100 เทราอิเล็กตรอนโวลต์หรือ TeV)
นั่นคือประมาณ 100 พันล้านถึง 100 ล้านล้านเท่าของพลังงานของแสงที่ตามองเห็น ถ้าเรามองเห็นมัน ก็จะทำให้ตาบอดได้
หอดูดาว HAWC เป็นเครื่องตรวจจับเชเรนคอฟ ประกอบด้วยถังต่างๆ ที่เต็มไปด้วยน้ำ พร้อมด้วยหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ที่สามารถตรวจจับแสงได้ เมื่อรังสีแกมมากระทบบรรยากาศชั้นบน มันจะสูญเสียพลังงานเนื่องจากการมีปฏิกิริยากับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ ทำให้เกิดอนุภาคความเร็วแสงที่เรียงกันเป็นชั้นๆ
อนุภาคเหล่านี้เองที่หอดูดาว HAWC ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับ เมื่อพวกเขาลงไปในน้ำด้วยความเร็วสูง พวกมันจะเดินทาง (สั้น ๆ ) ได้เร็วกว่าที่แสงสามารถเดินทางผ่านน้ำได้จริง เนื่องจากน้ำทำให้แสงช้าลงเพียงเล็กน้อย
สิ่งนี้ทำให้เกิด 'ลูมินัลบูม' ซึ่งเทียบเท่ากับแสงของโซนิคบูม ซึ่งก่อให้เกิดแสงอัลตราไวโอเลต ความเรืองแสงนั้นเรียกว่ารังสีเชเรนคอฟและนั่นคือสิ่งที่หลอดโฟโตมัลติพลายเออร์รับ
ยิ่งรังสีแกมมามีพลังงานมากเท่าใด อนุภาคในฝักบัวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น นั่นคือวิธีที่นักฟิสิกส์สามารถแยกแยะระหว่างพลังงานรังสีแกมมาได้
ด้วยวิธีนี้ หอดูดาว HAWC เพิ่งตรวจพบรังสีแกมมาจำนวนหนึ่งที่มีพลังงานสูงกว่า 100 TeV- ข้อเท็จจริงดังกล่าวเพียงอย่างเดียวทำให้เกิดข้อจำกัดในการละเมิดค่าคงที่ของลอเรนซ์ ซึ่งหมายความว่าโฟตอนไม่ได้เคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ
ในความเป็นจริง ไม่มีสิ่งใดที่แสดงสัญญาณของการสลายตัวของโฟตอนที่เกี่ยวข้องกับการทำลายค่าคงที่ของลอเรนซ์
นั่นไม่ได้หมายความว่าค่าคงที่ของลอเรนซ์ไม่สามารถแตกหักด้วยพลังงานที่สูงกว่าได้ แต่หมายความว่ามันไม่พังภายในขีดจำกัดที่ตรวจพบได้ และนั่นก็เรียบร้อยจริงๆ
“การตรวจจับรังสีแกมมาพลังงานสูงกว่าจากระยะไกลทางดาราศาสตร์จะช่วยให้ [ตรวจสอบ] สัมพัทธภาพเข้มงวดยิ่งขึ้น”ฮาร์ดิงกล่าวว่า-
"ในขณะที่ HAWC ยังคงใช้ข้อมูลมากขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าและรวมเอาการปรับปรุงที่นำโดย Los Alamos เข้ากับเครื่องตรวจจับและเทคนิคการวิเคราะห์ที่พลังงานสูงสุด เราจะสามารถศึกษาฟิสิกส์นี้ให้ดียิ่งขึ้นได้"
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ-
