（記者倪思潔）我國高海拔宇宙線實(shí)驗(yàn)（“拉索”，LHAASO）合作組，利用其觀測到的高能伽馬射線事例對愛因斯坦相對論時空對稱理論——洛倫茲對稱性的正確性進(jìn)行了檢驗(yàn)。這是當(dāng)前對洛倫茲對稱性的最嚴(yán)格檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果將洛倫茲對稱性的破缺能量標(biāo)度提高了約10倍，驗(yàn)證了愛因斯坦相對論時空對稱的正確性。相關(guān)論文近日發(fā)表于《物理評論快報》。

　　愛因斯坦相對論提出，物理規(guī)律具有洛倫茲對稱性。在愛因斯坦提出相對論后的100多年里，洛倫茲對稱性的正確性經(jīng)歷了無數(shù)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。然而，一直以來，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。

　　為了把廣義相對論和量子力學(xué)統(tǒng)一起來，理論物理學(xué)家提出了弦論、圈量子引力理論等不同的理論。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。因而，在實(shí)驗(yàn)上尋找洛倫茲對稱性破壞的跡象成為檢驗(yàn)相對論、尋找更基本物理規(guī)律的一個“突破口”。

　　根據(jù)理論物理學(xué)家推斷，洛倫茲對稱性破壞只有在“普朗克能標(biāo)”下才顯著，這個能標(biāo)要求能量達(dá)到1千億億吉電子伏特（GeV）級別，而目前人工加速器最高只能達(dá)到大約1萬GeV能量。因此，在實(shí)驗(yàn)室里，洛倫茲對稱性破壞產(chǎn)生的效應(yīng)非常微弱，很難被測量到。

　　在此情況下，天體物理觀測成為尋找洛倫茲對稱性破壞的天然實(shí)驗(yàn)室。

　　中科院高能物理研究所研究員畢效軍介紹，天體活動中存在非常高能的物理過程：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能量的粒子，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，雖然從天體源發(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就變得容易探測。

　　他表示，“拉索”曾探測到目前人類已知最高能量的伽馬射線光子來自遙遠(yuǎn)的天體，為探索基本物理規(guī)律、嚴(yán)格檢驗(yàn)洛倫茲對稱性的正確性提供了難得的機(jī)會。

　　洛倫茲對稱性破壞會造成高能量的光子快速衰變?yōu)橐粚φ?fù)電子對或者三個伽馬光子。

　　“如果理論物理學(xué)家的推測是正確的，那么高能量的光子在飛往地球的旅程中就會自動消失。對于在地球上的觀測者來說，即使天體源已經(jīng)發(fā)出了能量更高的光子，我們測量到這個天體的光子能譜也在這個特定的能量處就忽然截斷了?！碑呅к娬f。

　　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)團(tuán)隊(duì)對我國“拉索”實(shí)驗(yàn)觀測的高能伽馬射線數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。他們發(fā)現(xiàn)，目前的伽馬射線譜到拍電子伏以上都是向高能延續(xù)的，并沒有發(fā)現(xiàn)任何高能伽馬事例“神秘”消失的現(xiàn)象，由此表明洛倫茲對稱性在接近“普朗克能標(biāo)”下仍然正確。