Μια νέα μελέτη ερευνητών του INAF και του INFN προτείνει μια πιθανή ερμηνεία για το φωτόνιο υψηλότερης ενέργειας που έχει παρατηρηθεί ποτέ από έκρηξη ακτίνων γ.
Το σωματίδιο αυτό, προερχόμενο από την ισχυρότερη έκρηξη «GRB 221009A» σε απόσταση 2 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, ανιχνεύθηκε με ενέργεια περίπου 300 teraelectronvolts (TeV). Σύμφωνα με τη γνωστή φυσική, το φωτόνιο θα έπρεπε να είχε αλληλεπιδράσει με την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου και να είχε καταστραφεί πολύ πριν φτάσει στη Γη.
Τα όρια των υπαρχόντων μοντέλων
Η παρουσία υποθετικών ελαφρών σωματιδίων, των σωματιδίων τύπου αξιονίου (ALPs), μπορούσε έως τώρα να εξηγήσει την επιβίωση φωτονίων με ενέργειες έως μερικές δεκάδες TeV μέσω προσωρινής μετατροπής τους κατά τη διάρκεια του ταξιδιού. Ωστόσο, ο μηχανισμός αυτός αποδεικνύεται ανεπαρκής για την ερμηνεία της ενέργειας των 300 TeV, καθιστώντας απαραίτητη μια νέα θεωρητική προσέγγιση.
Η παραβίαση της αμεταβλητότητας Lorentz
Για την επίλυση του γρίφου, οι ερευνητές συνδύασαν τον μηχανισμό των ALPs με μια πιθανή παραβίαση της αμεταβλητότητας Lorentz, μιας θεμελιώδους αρχής της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Σύμφωνα με ορισμένα μοντέλα κβαντικής βαρύτητας, στις εξαιρετικά υψηλές ενέργειες οι φυσικοί νόμοι τροποποιούνται ελαφρώς, καθιστώντας το Σύμπαν «διαφανές» και επιτρέποντας στο φωτόνιο να διανύσει την απόσταση χωρίς να απορροφηθεί.
Επιβεβαίωση μέσω της καθυστέρησης άφιξης
Πέρα από την επιβίωση του σωματιδίου, το προτεινόμενο μοντέλο προβλέπει ότι το φωτόνιο των 300 TeV έπρεπε να φτάσει στη Γη με καθυστέρηση περίπου μίας ώρας σε σύγκριση με φωτόνια χαμηλότερης ενέργειας.
Η πρόβλεψη αυτή επιβεβαιώθηκε από τις παρατηρήσεις, ενισχύοντας τη θεωρία ότι το σύμπαν μπορεί να λειτουργήσει ως φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη της κβαντικής βαρύτητας σε συνθήκες που αδυνατούμε να αναπαραγάγουμε στη Γη.