中國LHAASO重新整理檢驗紀錄 再次驗證愛因斯坦相對論

新京報貝殼财經訊（記者 羅亦丹）2月10日，中科院高能實體所在官方社交平台釋出消息稱，位于大陸四川稻城的高海拔宇宙線實驗LHAASO合作組利用其觀測的高能伽馬射線事例對洛倫茲對稱性進行了檢驗，再次驗證了愛因斯坦相對論時空對稱的正确性。

位于海拔4410米高原的高海拔宇宙線觀測站（LHAASO） 來源：中科院高能實體所官網

愛因斯坦的相對論認為，宇宙中物質運動最快的速度不能超過光速。但近年來，質疑愛因斯坦相對論正确性的言論一直存在。愛因斯坦到底對不對？這可以通過洛倫茲對稱性的破缺來進行檢驗。

近日，中國科學院高能實體研究所研究員畢效軍和中國科學院紫金山天文台研究員張毅、袁強等對大陸LHAASO實驗觀測的高能伽馬射線資料進行了分析，實驗結果将洛倫茲對稱性的破缺能量标度提高了大約10倍，這是目前對這一類洛倫茲對稱性的最嚴格檢驗，觀測結果再次驗證了洛倫茲對稱性。這一研究成果發表在了最新一期的《實體評論快報》（Phys. Rev. Lett.）上。

中科院高能實體所表示，相對論原理要求實體規律具有洛倫茲對稱性。自愛因斯坦提出相對論後的100多年時間裡，洛倫茲對稱性的正确性經曆了無數的實驗檢驗。然而，描述引力的廣義相對論和描述微觀世界規律的量子力學之間存在着難以調和的沖突。理論實體學家為了把廣義相對論和量子力學統一起來進行了不懈的努力，提出了弦論、圈量子引力理論等不同的理論。這些理論預言洛倫茲對稱性在很高的能量下有可能被破壞，這意味着在高能量下相對論可能需要被修正。因而，在實驗上尋找洛倫茲對稱性破壞的迹象就成為檢驗相對論、尋找更基本實體規律的一個“突破口”。

由于宇宙中存在能量遠遠高于人造加速器能夠加速的能量的粒子，洛倫茲對稱性破壞在這些高能粒子上的表現會更加顯著，也更容易探測，是以天體實體觀測就成為尋找洛倫茲對稱性破壞的天然實驗室。

在此次LHAASO的觀測中，洛倫茲對稱性破壞會造成高能量的光子不再穩定，能夠快速衰變為一對正負電子對或者衰變到3個伽馬光子。換句話說，高能量的光子在飛往地球的旅程中就會自動消失。“對于在地球上的觀測者來說，即使天體源已經發出了能量更高的光子，我們測量到這個天體的光子能譜也在這個特定的能量就忽然截斷了。而LHAASO的觀測資料顯示，目前的伽馬射線譜到拍電子伏以上都是一直向高能延續的，并沒有發現任何高能伽馬事例‘神秘’消失的現象，表明洛倫茲對稱性在接近普朗克能标下仍然是正确的。”LHAASO合作組成員、論文通訊作者之一的中科院高能所研究員畢效軍說。

據了解，位于四川稻城的高海拔大型宇宙線實驗LHAASO是大陸自主設計建造運作的宇宙線觀測實驗，2021年建設還沒有完成就探測到目前人類已知最高能量的伽馬射線光子，能量達到1.4拍電子伏，重新整理這項紀錄的同時，也為探索基本實體規律、嚴格檢驗洛倫茲對稱性正确性提供了難得的機會。

新京報貝殼财經記者 羅亦丹 編輯 宋钰婷 校對 趙琳