Einstein supera la prueba del observatorio de rayos gamma más preciso
Investigadores del Instituto de Física de Altas Energías de la Academia de Ciencias de China examinaron la validez de la teoría de la relatividad de Einstein con el observatorio de rayos gamma más preciso.
Según la teoría de la relatividad de Einstein, la
velocidad más rápida de la materia en el Universo es la velocidad de la luz. Si
ese límite es infringible se puede probar examinando la ruptura de la simetría
de Lorentz o la violación de la invariancia de Lorentz.
"Usando
los rayos gamma de mayor energía observados en el mundo mediante el Large High
Altitude Air-shower Observatory (LHAASO), un experimento de rayos cósmicos a
gran escala en Daocheng, provincia de Sichuan, China, probamos la simetría de
Lorentz.
El resultado mejora la escala de energía de ruptura
de Simetría de Lorentz por docenas de veces en comparación con el mejor
resultado anterior.
Esta es la prueba más rigurosa de una forma de
ruptura de simetría de Lorentz, lo que confirma una vez más la validez de la
simetría espacio-temporal relativista de Einstein", dijo en un comunicado
el profesor Bi Xiaojun, uno de los autores del estudio, científico del
Instituto de Física de Alta Energía y miembro de la colaboración LHAASO. El
hallazgo se publica en Physics Review Letters.
La teoría
de la relatividad de Einstein, la piedra angular de la física moderna, requiere
que las leyes físicas tengan simetría de Lorentz. En los más de 100 años desde
que Einstein propuso su teoría de la relatividad, la validez de la simetría de
Lorentz ha sido objeto de numerosas pruebas experimentales.
Sin embargo, existe una contradicción
irreconciliable entre la relatividad general, que describe la gravedad, y la
mecánica cuántica, que describe las leyes del mundo microscópico.
Con el fin de unificar la relatividad general y la
mecánica cuántica, los físicos teóricos han realizado esfuerzos incansables y
han desarrollado teorías como la teoría de cuerdas y la teoría de la gravedad
cuántica de bucles. Estas teorías predicen que es probable que la simetría de
Lorentz se rompa a energías muy altas, lo que significa que es posible que sea
necesario modificar la relatividad a energías altas.
Por lo
tanto, es crucial probar la teoría de la relatividad y desarrollar leyes más
fundamentales de la física buscando señales de ruptura de la simetría de
Lorentz. Sin embargo, según estas teorías, el efecto de la ruptura de la
simetría de Lorentz solo es significativo en la llamada escala de energía de
Planck, que es de hasta 1019 GeV (1 GeV = mil millones de electronvoltios).
Dado que los
aceleradores artificiales solo pueden alcanzar unos 104 GeV, los efectos de la
ruptura de la simetría de Lorentz son demasiado débiles para probarlos en
laboratorios.
Pero hay procesos astrofísicos muy violentos en el
universo donde las partículas pueden acelerarse a energías mucho más altas que
las que pueden alcanzar los aceleradores hechos por el hombre. Por lo tanto,
las observaciones astrofísicas son un laboratorio natural para buscar los
efectos de la ruptura de la simetría de Lorentz.
LHAASO es
un experimento de rayos cósmicos a gran escala en China. Durante el proceso de
construcción en 2021, LHAASO registró el evento de rayos gamma de mayor energía
del mundo, con una energía de hasta 1,4 PeV (1 PeV = 10 elevado a 15
electronvoltios). Al mismo tiempo que estableció un récord mundial, también
brindó una valiosa oportunidad para explorar las leyes básicas de la física,
como la simetría de Lorentz.
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