Фотон сверхвысокой энергии поставил под сомнение теорию Эйнштейна

Детекторы зафиксировали частицу света с экстремальной энергией, которая прибыла на Землю из глубин космоса. По правилам классической физики этот фотон не мог завершить свой путь: он должен был разрушиться, столкнувшись с фоновым излучением Вселенной задолго до того, как его заметили люди. Однако частица достигла планеты невредимой.

Энергия этого фотона составляет 300 тераэлектронвольт (ТэВ). Это в двадцать раз превышает показатели самых мощных столкновений в Большом адронном коллайдере. Источником частицы стал гамма-всплеск GRB 221009A — мощнейший взрыв в истории наблюдений, зафиксированный в октябре 2022 года. Вспышка произошла в галактике на расстоянии двух миллиардов световых лет. Свет от нее начал путь, когда на Земле еще только формировались простейшие организмы.

Ученые называют это событие «ярчайшим за все времена». Согласно расчетам, фотоны такой мощности неизбежно взаимодействуют с реликтовым излучением — эхом Большого взрыва — и распадаются. То, что частица уцелела, заставляет пересматривать устройство мироздания.

Физики Джорджо Галанти и Марко Ронкаделли предложили объяснение, которое затрагивает основы науки. Вероятно, на экстремальных уровнях энергии нарушается инвариантность Лоренца. Этот фундаментальный принцип гласит: законы природы неизменны для любого наблюдателя, независимо от его скорости. Если это правило дает сбой в масштабах квантовой гравитации, фотон способен преодолевать огромные расстояния без столкновений.

Косвенным подтверждением теории стало время прибытия. Частица сверхвысокой энергии опоздала почти на час относительно менее мощных фотонов того же вспышки. Подобный временной зазор предсказывали модели, допускающие нарушение симметрии пространства-времени, еще до получения реальных данных с приборов.

Сигнал зафиксировали сразу несколько обсерваторий: российский инструмент «Ковер» в Баксанской нейтринной обсерватории, китайская установка LHAASO и космические телескопы NASA Swift и Fermi. Сейчас астрофизики ищут повторные сигналы аналогичной мощности. Если данные подтвердятся, это станет первым экспериментальным доказательством того, что теория относительности Эйнштейна перестает работать при критических нагрузках.