科学者らがアインシュタインの光速規則の限界を厳しくする

研究者チームが、光速が一定であるというアインシュタインの100年前の原則を、遠方のガンマ線観測を用いて検証した。彼らの分析ではこの規則の違反は見つからなかったが、既存の制約を1桁向上させた。この研究は量子理論と重力を調和させる継続的な努力を強調している。

1887年、物理学者アルバート・マイケルソンとエドワード・モーリーは、方向に関係なく光速に変動がないことを意外にも示す実験を行い、アルバート・アインシュタインの特殊相対性理論への道を開いた。この理論は、光速がすべての観測者に対して一定であると主張し、ローレンツ不変性によって支えられており、これは量子場理論と素粒子物理学の標準模型の中核原理である。特殊相対性理論と一般相対性理論——時空の曲がり具合として重力を記述する——の成功にもかかわらず、これらの枠組みは量子力学を重力効果と組み合わせると衝突する。量子重力理論はしばしばローレンツ不変性の微妙な破れを予測し、特に光子のエネルギーが非常に高い場合に光速がわずかに変化する可能性を示唆している。これを検証するため、バルセロナ自治大学(UAB)の元学生Mercè Guerrero、UABの現IEEC博士課程学生Anna Campoy-Ordaz、アルガルヴェ大学のRobertus Potting、UAB講師でIEEC所属のMarkus Gaugを含む研究チームが、宇宙起源の超高エネルギーガンマ線を分析した。これらの光子は膨大な距離を旅するため、エネルギーによるわずかな速度差でも地球到達時に検知可能な時間遅れが生じる可能性がある。新たな統計手法を用いて、従来の測定を組み合わせ、標準模型拡張のローレンツ違反を示唆するパラメータを精査した。2025年にPhysical Review Dに掲載された結果、このような効果は見られず、アインシュタインの予測を支持した。しかし、この研究は新物理の可能性を10倍に狭めた。今後のCherenkov Telescope Array Observatoryなどの装置が、より鋭い検証を約束し、量子理論と重力の統一追求を続ける。

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