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A teoria da relatividade de Einstein passa por um teste rigoroso com base na observação do LHAASO
De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, a velocidade mais rápida da matéria no Universo éa velocidade da luz. Se esse limite équebra¡vel pode ser testado examinando a quebra de simetria de Lorentz ou a violaa§a£o de invaria¢ncia.
Por Liu Jia - 15/02/2022


Doma­nio paºblico

Pesquisadores do Instituto de Fa­sica de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências examinaram a validade da teoria da relatividade com a mais alta precisão em um estudo intitulado "Exploring Lorentz Invariance Violation from Ultrahigh-Energy γRays Observed by LHAASO", que foi publicado no última edição de Physical Review Letters .

De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, a velocidade mais rápida da matéria no Universo éa velocidade da luz. Se esse limite équebra¡vel pode ser testado examinando a quebra de simetria de Lorentz ou a violação de invaria¢ncia de Lorentz.

"Usando os raios gama de maior energia do mundo observados pelo Large High Altitude Air-shower Observatory (LHAASO), um experimento de raios ca³smicos em grande escala em Daocheng, prova­ncia de Sichuan, China, testamos a simetria de Lorentz. O resultado melhora a escala de energia de quebra de Simetria de Lorentz por dezenas de vezes em comparação com o melhor resultado anterior. Este éo teste mais rigoroso de uma forma de quebra de simetria de Lorentz, confirmando mais uma vez a validade da simetria Espaço-tempo relativista de Einstein", disse o Prof. autores correspondentes. Prof. BI éum cientista do Instituto de Fa­sica de Altas Energias e membro da colaboração LHAASO.

Qual éa relação entre a simetria de Lorentz e a teoria da relatividade?

A teoria da relatividade de Einstein, a pedra angular da física moderna, exige que as leis físicas tenham simetria de Lorentz. Nos mais de 100 anos desde que Einstein propa´s sua teoria da relatividade, a validade da simetria de Lorentz passou por inúmeros testes experimentais.

No entanto, háuma contradição irreconcilia¡vel entre a relatividade geral, que descreve a gravidade, e a meca¢nica qua¢ntica , que descreve as leis do mundo microsca³pico. A fim de unificar a relatividade geral e a meca¢nica qua¢ntica, os fa­sicos teóricos fizeram esforços incessantes e desenvolveram teorias como a teoria das cordas e a teoria da gravidade qua¢ntica em loop. Essas teorias preveem que a simetria de Lorentz provavelmente seráquebrada em energias muito altas, o que significa que a relatividade pode precisar ser modificada em altas energias.

Portanto, écrucial testar a teoria da relatividade e desenvolver leis mais fundamentais da física, procurando sinais de quebra de simetria de Lorentz. No entanto, de acordo com essas teorias, o efeito da quebra da simetria de Lorentz são ésignificativo na chamada escala de energia de Planck, que éde até10 19 GeV (1 GeV = 1 bilha£o de elanãtron-volts).

Como os aceleradores artificiais são podem atingir cerca de 10 4 GeV, os efeitos da quebra de simetria de Lorentz são muito fracos para serem testados em laboratórios. Mas existem processos astrofisicos muito violentos no universo onde aspartículas podem ser aceleradas a energias muito mais altas do que os aceleradores feitos pelo homem podem alcana§ar. Portanto, as observações astrofa­sicas são um laboratório natural para procurar os efeitos da quebra de simetria de Lorentz.

LHAASO éum experimento de raios ca³smicos em larga escala na China. Durante o processo de construção em 2021, o evento de raios gama de maior energia do mundo foi registrado pelo LHAASO, com sua energia de até1,4 PeV (1 PeV = 10 15 elanãtron-volts). Ao mesmo tempo em que estabeleceu um recorde mundial, também proporcionou uma oportunidade valiosa para explorar as leis ba¡sicas da física, como a simetria de Lorentz.

A quebra da simetria de Lorentz pode fazer com que os fa³tons de alta energia se tornem insta¡veis, decaindo rapidamente em um par elanãtron-pa³sitron ou em três fa³tons. "Em outras palavras, os fa³tons de alta energia desaparecem automaticamente em sua jornada para a Terra se a simetria de Lorentz for quebrada, o que implica que o espectro de energia que medimos deve ser truncado em uma energia especa­fica", disse o Prof. Bi.

Os dados do LHAASO mostram que o espectro de raios gama atual continua a altas energias acima de PeV, e nenhum desaparecimento "misterioso" de quaisquer eventos de raios gama de alta energia foi encontrado. Este resultado mostra que a simetria de Lorentz ainda émantida ao se aproximar da escala de energia de Planck.

 

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