中新網(wǎng)北京2月10日電 (記者 孫自法)愛因斯坦的相對論認(rèn)為，宇宙中物質(zhì)運動最快的速度是光速，這一限制有沒有可能被打破？科學(xué)家們稱，這個問題可以通過洛倫茲對稱性的破缺來檢驗。

　　中國科學(xué)院高能物理研究所(中科院高能所)10日發(fā)布消息說，由該所負(fù)責(zé)建設(shè)和運行管理的大科學(xué)裝置——位于四川稻城的高海拔宇宙線觀測站(LHAASO，中文音譯“拉索”)，其合作組科研人員最新利用LHAASO觀測的高能伽馬射線事例對洛倫茲對稱性進(jìn)行檢驗，該實驗結(jié)果將洛倫茲對稱性的破缺能量標(biāo)度提高約10倍，這是迄今對此類洛倫茲對稱性的最嚴(yán)格檢驗，也再次驗證了愛因斯坦相對論時空對稱的正確性。

　　這項基礎(chǔ)科研領(lǐng)域重要突破由中科院高能所研究員畢效軍和中科院紫金山天文臺研究員張毅、袁強(qiáng)合作，帶領(lǐng)博士研究生高林青、陳恩生、趙世平等共同完成，成果論文也在最新一期國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》發(fā)表。

　　洛倫茲對稱性和相對論有何關(guān)系？論文共同通訊作者畢效軍研究員介紹，愛因斯坦的相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的基石，相對論原理要求物理規(guī)律具有洛倫茲對稱性。自愛因斯坦提出相對論后的100多年時間里，洛倫茲對稱性的正確性已經(jīng)歷無數(shù)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(guī)律的量子力學(xué)之間存在著難以調(diào)和的矛盾。理論物理學(xué)家為了把廣義相對論和量子力學(xué)統(tǒng)一起來進(jìn)行了不懈努力，提出弦論、圈量子引力理論等不同理論。這些理論預(yù)言洛倫茲對稱性在很高的能量下有可能被破壞，這意味著在高能量下相對論可能需要被修正。因此，在實驗上尋找洛倫茲對稱性破壞的跡象就成為檢驗相對論、尋找更基本物理規(guī)律的一個“突破口”。

　　不過，根據(jù)理論推斷，洛倫茲對稱性破壞只有在所謂的普朗克能標(biāo)下才顯著，這個能標(biāo)高達(dá)10的19次方GeV(1GeV=10的9次方電子伏特，即10億電子伏)，對于人工加速器只能達(dá)到約10的4次方GeV能量的今天，在實驗室里這種破壞產(chǎn)生的效應(yīng)非常微弱，需要極高的實驗精確度才可能被測量到，因而難以探測。

　　畢效軍指出，在天體活動中存在非常高能的過程，比如，宇宙中存在能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人造加速器能夠加速的粒子，洛倫茲對稱性破壞在這些高能粒子上的表現(xiàn)會更加顯著，也更容易探測。又如，盡管從天體源發(fā)射的粒子帶有非常微弱的洛倫茲對稱性破壞效應(yīng)，但經(jīng)過長距離傳播的累積而變得更容易探測，天體物理觀測因而就成為尋找洛倫茲對稱性破壞的天然實驗室。

　　作為中國自主設(shè)計建造運行的高海拔大型宇宙線觀測實驗裝置，LHAASO在2021年建設(shè)還沒有完成時就探測到目前人類已知最高能量的伽馬射線光子，其能量達(dá)到1.4拍(1拍=1千萬億)電子伏，來自遙遠(yuǎn)的天鵝座，從而為探索基本物理規(guī)律、嚴(yán)格檢驗洛倫茲對稱性正確性提供了難得的機(jī)會。

　　畢效軍表示，在LHAASO觀測中，洛倫茲對稱性破壞會造成高能量的光子不再穩(wěn)定，能夠快速衰變?yōu)橐粚φ��?fù)電子對或者衰變到3個伽馬光子。合作組研究分析LHAASO的觀測數(shù)據(jù)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(xù)，并沒有發(fā)現(xiàn)任何高能伽馬事例“神秘”消失的現(xiàn)象，表明洛倫茲對稱性在接近普朗克能標(biāo)下仍然是正確的。這一最新觀測結(jié)果再次驗證了洛倫茲對稱性，從而驗證愛因斯坦相對論時空對稱的正確性。(完)