Наука и технологии - Фотоника

Международная группа исследователей провела наблюдения отдаленного гамма-всплеска и не обнаружила предсказываемых многими теориями квантовой гравитации существенных различий в скорости распространения фотонов разных энергий.

Распространение фотонов, энергия одного из которых (фиолетового) в миллион раз превосходит энергию другого (иллюстрация НАСА / Sonoma State University / Aurore Simonnet).

В нескольких теориях квантовой гравитации постулируется нарушение принципа лоренц-ковариантности, положенного в основу теории относительности, при масштабах расстояния (энергии), близких к планковскому (на планковской длине l_Р = 1,62•10^-35 м или планковской энергии Е_Р = 1,22•10¹⁹ ГэВ). Одним из следствий такого подхода является появление зависимости скорости фотона от его энергии.

Предсказания различных теорий можно свести к следующему выражению: Δt ~ ξ•(E/E₁)•(L/c). Здесь Δt — задержка прихода фотона, рассчитываемая относительно «обычной», не зависящей от энергии скорости света c; ξ — некий коэффициент, численное значение которого зависит от используемой модели; E — энергия излучения; E₁ — энергия порядка планковской или несколько меньше ее; L — расстояние, которое преодолело излучение. Конечно, различия в скорости распространения фотонов разных энергий будут очень малы, однако на огромных расстояниях, которые отделяют нас от некоторых астрономических объектов, такую задержку зарегистрировать можно.

Авторы работы провели наблюдения короткого гамма-всплеска GRB 090510 с помощью космического телескопа «Ферми». Продолжительность всплеска составила 2,1 с, причем источник гамма-излучения располагался, как показали расчеты, на расстоянии 7,3 млрд световых лет от Земли. Энергия фотонов, зарегистрированных телескопом, доходила до 31 ГэВ, и все же они достигли детектора всего на 0,829 с позже, чем первые, наименее энергетичные частицы.

Dim lights Embed Embed this video on your site

«Это измерение опровергает любые теории, в которых заложена сильная зависимость скорости фотона от энергии, — говорит участник исследования Питер Майкельсон (Peter Michelson) из Стэнфордского университета (США). — Расхождения в скорости фотонов, энергия которых отличается в миллион раз, оказались ничтожны». Впрочем, во многих моделях квантовой гравитации существование сильной зависимости и не предполагается.

Элтайм.ру, по материалам Компьюленты