|
Объяснение появлению фотона с невозможной энергией
|
|
|
|
В октябре 2022 года на Земле зафиксировали самый яркий из наблюдавшихся когда-либо гамма-всплесков GRB 221009A. Он принес к земным детекторам фотоны, образовавшиеся при взрыве на расстоянии примерно в два миллиарда световых лет от нашей планеты.
|
|
|
|
В этом потоке ученые, работавшие с детектором Carpet Баксанской обсерватории, нашли уникальный фотон с энергией около 300 тераэлектронвольт. Это самая высокая из когда-либо наблюдавшихся энергий для фотонов гамма-всплеска. Она настолько велика, что, согласно современным физическим моделям, он не должен был достичь Земли.
|
|
|
|
Во время своего путешествия через Вселенную фотон должен был взаимодействовать со слабым реликтовым излучением Большого взрыва, которое пронизывает всю Вселенную. Частица должна была претерпевать превращения и столкновения, достичь Земли для нее было почти невероятным событием.
|
|
|
|
У ученых есть предположения о том, что могло помочь фотону выжить в этом путешествии. Одни из потенциальных помощников — аксионоподобные частицы (АПЧ), чрезвычайно легкие гипотетические частицы. Фотон мог временно превратиться в такую частицу и потом снова стать собой вблизи Млечного пути. Однако эта модель работала для энергий в несколько десятков тераэлектронвольт. Этого было слишком мало.
|
|
|
|
|
|
|
Астрофизики выдвинули новое объяснение произошедшего. Их модель сочетает в себе АПЧ с нарушением лоренцевской инвариантности, одного из фундаментальных свойств специальной Теории относительности Эйнштейна
|
|
|
|
Согласно некоторым моделям квантовой гравитации, при очень высоких энергиях фотон способен избежать взаимодействий, которые в рамках Стандартной модели уничтожили бы его во время путешествия. В соответствии с предложенной учеными моделью, таким фотонам доступна «скоростная полоса» для перемещений.
|
|
|
|
Авторы исследования подчеркнули, что их модель не требует менять законы физики в целом, а обращает внимание на особые эффекты, которые нельзя пронаблюдать на более низких энергиях.
|
|
|
|
Модель не только объясняет, как фотону удалось достичь Земли, но и предсказывает новый эффект. По расчетам, фотон с энергией 300 тераэлектронвольт должен был прибыть примерно на час позже, чем фотоны с более низкой энергией. Этот эффект ученые подтвердили по данным, собранным китайской Большой высотной обсерваторией атмосферных ливней (LHAASO) в тот же день.
|
|
|
|
Источник
|
