物理学家对光速进行了迄今为止最高能量的测试，发现它在宇宙中的任何地方仍然是恒定的，甚至在从源头喷出的伽马射线中也是如此比如爆炸的星星。
这意味着，即使在我们可以检测到的最高能量下，阿尔伯特·爱因斯坦理论的支柱之一狭义相对论依然坚定不移。
“相对论在极高能量下的表现对我们周围的世界产生了真正的影响，”天体物理学家帕特·哈丁说新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室。
“大多数量子引力模型都说相对论的行为会在非常高的能量下崩溃。我们对这种高能光子的观察将相对论所适用的能量尺度提高了一百多倍。”
洛伦兹不变性是狭义相对论的基本原理。 它表达了，无论你在宇宙的哪个地方，物理定律——包括光速——保持不变。
然而，有理论表明洛伦兹不变性在非常高的能量下可能会被破坏。
如果这种情况发生，我们需要新的物理定律来解释它。 但我们或许也能够检测到它。
如果洛伦兹不变性在高能处破裂，那么高能现象就会表现出与相对论不一致的意外行为； 例如，光可以以不同的速度传播。
这就是伽马射线的用武之地。它们是电磁波谱上波长最短、能量最高的光，由原子核的放射性衰变产生。
它们从超新星、中子星、恒星耀斑和周围区域发射黑洞- 换句话说，非常极端的空间现象。
如果伽马射线在违反洛伦兹不变性的情况下加速，伽马射线光子将在到达地球之前衰变成低能粒子。
这些低能粒子可能会也可能不会到达这里，但它们不再是伽马射线。
现在，我们需要讨论高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）。 它是目前海拔最高的伽马射线探测器，旨在探测最高能量的伽马射线，能量范围从 1000 亿到 100 万亿电子伏（100 十亿电子伏，或 GeV，到 100 太电子伏，或 TeV）。
这大约是可见光能量的 1000 亿到 100 万亿倍——如果我们能看到它，那将会令人眼花缭乱。
HAWC 天文台是切伦科夫探测器。 它由一系列装满水的水箱组成，带有可以检测光的光电倍增管。 当伽马射线撞击高层大气时，它会由于与大气分子的相互作用而损失能量，从而产生光速粒子的级联簇射。
HAWC 天文台就是为了检测这些粒子而设计的。 当它们以高速进入水中时，它们的行进速度（短暂地）比光在水中实际行进的速度快，因为水稍微减慢了光的速度。
这会产生“光爆”——相当于音爆的光——产生紫外线。 那光芒叫做切伦科夫辐射，这就是光电倍增管接收到的东西。
伽马射线的能量越高，产生的簇射中的粒子就越多。 这就是物理学家区分伽马射线能量的方法。
利用这种方法，HAWC天文台最近探测到了许多伽马射线能量高于 100 TeV。 仅这一事实就限制了洛伦兹不变性的违反——这意味着光子的传播速度并不比真空中的光速快。
事实上，它们都没有表现出任何与破坏洛伦兹不变性相关的光子衰变的迹象。
这并不意味着洛伦兹不变性不能在更高的能量下被破坏，但它确实意味着它还没有在我们可检测到的极限内被破坏。 这真的很整洁。
“从天文距离检测到更高能量的伽马射线将使对相对论进行更严格的[检查]，”哈丁说。
“随着 HAWC 在未来几年继续获取更多数据，并结合洛斯阿拉莫斯主导的探测器改进和最高能量的分析技术，我们将能够进一步研究这一物理现象。”
该研究发表于物理评论快报。
