Частица света ставит под сомнение теорию относительности Эйнштейна: ее не должно существовать

Во время взрыва сверхновой, который произошел на расстоянии более двух миллиардов световых лет от нас, возник самый яркий гамма-всплеск среди всех известных. Один из фотонов с рекордной энергией этого гамма-всплеска достиг Земли, хотя, согласно законам физики, не мог этого сделать. Эта частица света должна была давно исчезнуть в межгалактическом пространстве. Ученые считают, что возможным объяснением того, что этот уникальный фотон достиг Земли является то, что в экстремальных условиях пространство-время может вести себя иначе, чем предсказывает теория относительности Эйнштейна. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет IFLScience.

Гамма-всплески представляют собой высокоэнергетические выбросы гамма-излучения и энергии. Обычный гамма-всплеск за секунды высвобождает столько энергии, сколько Солнце может создать за всю свою жизнь, то есть за 10 млрд лет. Но гамма-всплеск GRB 221009A или BOAT (Brightest Of All Time, то есть самый яркий за все времена), создал за секунды в 10 раз больше энергии, а потому является самым мощным и ярким из всех известных. Этот гамма всплеск в 2022 году достиг Земли в виде мощного потока фотонов, то есть частиц света, хотя возник на расстоянии более 2 млрд световых лет от нас.

Среди этих фотонов один имел рекордную энергию для частицы света в гамма-излучении. Согласно законам физики, такой фотон не должен был долететь до Земли. Космическое пространство не является абсолютно пустым. В межгалактической среде этот фотон должен был взаимодействовать с фотонами реликтового излучения, оставшимся после Большого взрыва.

Взаимодействие фотона с огромной энергией с фотонами реликтового излучения должно было привести к превращению частицы света гамма-всплеска в другие частицы. По сути, этот фотон должен был исчезнуть, но этого не произошло. Но как он добрался к Земле, ведь это нарушает законы физики? Ученые предложили возможное объяснение.

Некоторые теории предполагают, что темная материя состоит из очень легких аксионоподобных частиц. Авторы исследования предположили, что фотоны гамма-излучения могут превращаться в такие частицы во время путешествия по Вселенной, а затем снова становиться фотонами рядом с нашей галактикой. Но проблема в том, что это позволяет объяснить движение фотонов с энергией примерно в 100 раз меньшей, чем у фотона гамма-всплеска BOAT.

Поэтому физики предполагают, что один из фундаментальных принципов специальной теории относительности Эйнштейна, Лоренц-инвариантность, претерпевает изменения при сверхвысоких энергиях. Это влияет на характер распространения фотонов в пространстве.

По словам физиков, это значит, что фотоны с очень высокой энергией могут перемещаться по Вселенной таким образом, что избегают взаимодействий, которые должны уничтожить эти частицы света. Так фотон с рекордной энергией смог достичь Земли, считают физики.

Ученые говорят, что это не означает, что законы физики полностью меняются, но в экстремальных условиях пространство-время может вести себя иначе, чем предсказывает теория относительности Эйнштейна. Это предположение физиков проверить во время дальнейших исследований.

Другие новости науки

Астрофизиков поставил в тупик сигнал гравитационных волн GW231123, возникший в результате слияния гигантских черных дыр.