コロラド対ジョージア工科大学
「カイト」（史上最も明るいという意味）と呼ばれる、ビッグバン以来最大の宇宙爆発による光子、または光の粒子は、地球に到達すべきではなかった。つまり、アインシュタインが定義したルールに矛盾しない場合です。現在、科学者たちはそれがどのようにして起こったのかを知っているかもしれません、そして新しい研究は、高エネルギーの光子がどのようにして吸収されずに20億光年以上も生き延びたかを示しています。
キシティ、A ガンマバースト 正式に任命される GRB 221009A最初に発見されたのは2022年10月9日でした。私たちの惑星に降り注いだ光子の海の中で、これまでのところ最も高いエネルギーを持つ光子はガンマ線のバーストから発見されました。それは、ロシアのコーカサス地方にあるバクサン天文台にある超高エネルギー宇宙探知機カーペットによって検出されました。
問題は、現在のすべての物理法則によれば、このような高エネルギーを持った粒子は、より遠くで起こった爆発から地球に到達するはずがないということです。これは、空間が空ではないためです。そこは残された光子の「化石」放射線場で満たされています。 ビッグバン と呼ばれます 宇宙マイクロ波の背景 (SMB)。高エネルギー光子が CMB 光子と相互作用して変換されずに 20 億光年を移動することは事実上不可能であるはずです。そしてそれはまだ来ました。
「私たちは非常に単純な疑問から始めました。既知の物理学によれば、この光子は破壊されるはずだった旅を、どのようにして生き残ったのでしょうか?」イタリア国立天体物理学研究所（INAF）のチームリーダー、ジョルジョ・ガランティ氏は声明で述べた。 「カーペットの経験から得た新たな情報は、これまでに提供されてきた説明ではもはや十分ではないことを示しています。
「したがって、私たちは方程式に恣意的な修正を加えることなく、観察したものを説明できる理論的シナリオを探しました。」
仮説上の変更
この高エネルギー光子がどのようにして私たちの惑星に到達したのかの謎を調査するために、ガランティと同僚は、仮説上の非常に軽い粒子に注目しています。 アクション様粒子（ALP）。
ALPS は、光子が移動中に ALP に変換され、天の川銀河に到着すると再び光子に変換されるメカニズムを通じて、この難問の解決策として機能する可能性があります。問題は、これでは依然としてそのような高エネルギー光子を説明できないことです。
このチームは、ALP のアイデアと、アインシュタインの 1905 年の理論の基礎の 1 つに対する違反案を組み合わせました。 特殊相対性理論 これを「ローレンツ不変量」といいます。
つまり、ローレンツ不変性は、異なる速度で移動する観察者は同じ物理法則を経験する必要があると述べています。研究チームは、ローレンツ不変性が高エネルギーで破られる可能性があり、それによって光子が空間を伝播する方法を変えることができるという考えをテストした。
チームが開発したシナリオでは、化石化した光子との相互作用を回避したため、光子はCMBとの相互作用によって消滅することを回避した。
したがって、新しい研究は、十分なエネルギーがあれば、光子は透明な宇宙の「高速車線」を移動でき、通常は破壊的な変換を強いられるであろう物理学を回避できることを示している。
興味深いことに、BOAT に関連して、この理論を裏付けると思われる証拠がいくつかあります。研究チームが開発した写真によると、この高エネルギー光子は、ISSからの低エネルギー光粒子の到着から約1時間後に地球に到達したはずだ。実際、まさにそれが起こったのです。
国立核物理研究所（INFN）のチームメンバー、マルコ・ロンカデッリ氏は、「私たちの研究の最も興味深い点は、これまで別々に開発されてきた2つのアイデアを初めて統合したことだ」と述べた。 「将来の観測でこのシナリオが確認されれば、宇宙は学習のための自然な実験室となるだろう」 量子重力 これまで地球上に建設されたどの加速器よりもはるかに大きなエネルギーを持っています。」
グループ研究はリポジトリサイトで公開されています arXiv そして、Physical Review Letters への掲載が受理されました。
