Questo grafico composto mostra una vista del cielo in raggi gamma ad altissima energia. Le frecce indicano le quattro sorgenti di raggi gamma con energie superiori a 100 TeV dall'interno della nostra galassia (per gentile concessione della collaborazione HAWC) imposte su una foto dei 300 grandi serbatoi d'acqua dell'Osservatorio HAWC. I serbatoi contengono rilevatori di luce sensibili che misurano piogge di particelle prodotte dai raggi gamma che colpiscono l'atmosfera a più di 10 miglia di altezza. Credito:Jordan Goodman
Nuove misurazioni confermano, alle più alte energie ancora esplorate, che le leggi della fisica valgono indipendentemente da dove ti trovi o dalla velocità con cui ti muovi. Le osservazioni dei raggi gamma da record dimostrano la robustezza dell'invarianza di Lorentz, un pezzo della teoria della relatività di Einstein che prevede che la velocità della luce sia costante in tutto l'universo. L'osservatorio Cherenkov sull'acqua ad alta quota a Puebla, Il Messico ha rilevato i raggi gamma provenienti da lontane sorgenti galattiche.
"Il modo in cui la relatività si comporta a energie molto elevate ha conseguenze reali per il mondo che ci circonda, "ha detto Pat Harding, un astrofisico nel gruppo Neutron Science and Technology del Los Alamos National Laboratory e membro della collaborazione scientifica HAWC. "La maggior parte dei modelli di gravità quantistica afferma che il comportamento della relatività si romperà a energie molto elevate. La nostra osservazione di tali fotoni ad alta energia aumenta la scala energetica in cui la relatività regge di oltre un fattore di cento".
L'invarianza di Lorentz è una parte fondamentale del Modello Standard della fisica. Però, un certo numero di teorie sulla fisica oltre il Modello Standard suggeriscono che l'invarianza di Lorentz potrebbe non reggere alle energie più alte. Se viene violata l'invarianza di Lorentz, una serie di fenomeni esotici diventano possibilità. Per esempio, i raggi gamma potrebbero viaggiare più velocemente o più lentamente della velocità convenzionale della luce. Se più veloce, quei fotoni ad alta energia decadrebbero in particelle a energia inferiore e quindi non raggiungerebbero mai la Terra.
L'HAWC Gamma Ray Observatory ha recentemente rilevato una serie di sorgenti astrofisiche che producono fotoni superiori a 100 TeV (un trilione di volte l'energia della luce visibile), energia molto più alta di quella disponibile da qualsiasi acceleratore terrestre. Poiché HAWC vede questi raggi gamma, estende l'intervallo che l'invarianza di Lorentz detiene di un fattore 100 volte.
"Le rilevazioni di raggi gamma di energia ancora più elevata da distanze astronomiche consentiranno controlli più rigorosi sulla relatività. Poiché HAWC continuerà a raccogliere più dati nei prossimi anni e ad incorporare miglioramenti guidati da Los Alamos al rivelatore e alle tecniche di analisi alle più alte energie, saremo in grado di studiare ulteriormente questa fisica, " disse Harding.
