Фотон не подвёл Эйнштейна: как теория относительности прошла новое испытание

Одно из важнейших положений физики XX века вновь устояло перед испытанием. Международная команда учёных подтвердила, что скорость света остаётся неизменной даже после путешествия на миллиарды световых лет. Эксперимент не выявил ни малейших отклонений от теории относительности. Об этом сообщает Physical Review D.

Проверка Эйнштейна через миллиарды лет

С момента, когда Альберт Эйнштейн сформулировал своё фундаментальное правило — скорость света постоянна и не зависит от движения источника или наблюдателя, — физики многократно пытались найти исключения. Новое исследование вновь подтвердило: природа не делает поблажек.

Астрономы нередко сталкиваются с подобными проверками законов Вселенной — например, когда космос подаёт сигнал каждые 44 минуты, демонстрируя стабильность фундаментальных процессов даже на колоссальных расстояниях.

Учёные проанализировали фотоны, прибывшие на Землю после мощнейших космических явлений, включая гамма-всплески и излучение активных ядер галактик. Целью было найти признаки нарушения лоренц-инвариантности - принципа, согласно которому законы физики одинаковы для всех наблюдателей. Если бы этот принцип нарушался, фотоны с разной энергией достигали бы детекторов в разное время. Но таких расхождений не обнаружено.

"Даже на расстояниях в миллиарды световых лет фотоны ведут себя одинаково, независимо от энергии", — отмечают авторы исследования.

Космические лаборатории для проверки законов

Чтобы получить максимально точные данные, команда использовала сведения с множества обсерваторий, наблюдающих за экстремальными источниками света — пульсарами, активными ядрами галактик и гамма-всплесками. Эти объекты производят фотоны колоссальной энергии и позволяют тестировать физические законы в условиях, недостижимых на Земле.

Особое внимание исследователи уделили гамма-всплеску GRB 221009A, зафиксированному в 2022 году. Это событие стало одним из самых мощных за всю историю наблюдений, но даже оно не выявило зависимости скорости света от энергии частиц. Анализ показал: фотоны с высокой и низкой энергией приходят синхронно, несмотря на огромные расстояния.

Подобное совпадение энергетических масштабов наблюдали и при аномальных извержениях на луне Юпитера, когда десятки вулканов вспыхнули одновременно, подтверждая закономерность, а не случайность космических процессов.

Прецизионные измерения и квантовая гравитация

Чтобы исключить любые инструментальные ошибки, результаты были интерпретированы в рамках Стандартного расширения модели (SME) - теоретической схемы, учитывающей все возможные нарушения симметрии Лоренца. Такой подход позволил системно обработать данные и проверить множество сценариев, предсказывающих микроскопические колебания скорости света.

Многие модели квантовой гравитации предполагают, что в масштабах Планковских длин структура пространства-времени может быть "зернистой", из-за чего свет с различной энергией должен двигаться чуть по-разному. Однако проведённый анализ показал полное отсутствие подобных эффектов.

"Результаты демонстрируют исключительную стабильность фундаментальных констант и подтверждают предел скорости, установленный Эйнштейном", — говорится в работе.

Ничто быстрее света

Таким образом, исследование стало одним из самых точных тестов специальной теории относительности за последние десятилетия. Даже в экстремальных условиях космоса, где действуют чудовищные силы, свет остаётся верен своему пределу.

Учёные подчёркивают, что поиски новой физики продолжаются, но их фокус смещается в ещё более глубокие уровни — в область, где квантовая гравитация и теория относительности, возможно, всё же пересекутся. Пока же можно с уверенностью сказать: в известной нам Вселенной ничто не движется быстрее света.