Physiker haben die Lichtgeschwindigkeit bei den höchsten Energien gemessen und festgestellt, dass sie überall im Universum konstant ist, selbst bei Gammastrahlen, die von Quellen wie explodierenden Sternen emittiert werden.
Dies bedeutet, dass selbst bei den höchsten Energien, die wir entdecken können, eine der Säulen von Albert Einsteins Theorie der speziellen Relativitätstheorie immer noch unerschütterlich ist.
“Die Art und Weise, wie sich Licht bei sehr hohen Energien verhält, hat echte Auswirkungen auf die Welt um uns herum”, sagte der Astrophysiker Pat Harding vom Los Alamos National Laboratory in New Mexico.
Die Lorentz-Invarianz ist ein Grundprinzip der speziellen Relativitätstheorie. Es drückt die Tatsache aus, dass die Gesetze der Physik – einschließlich der Lichtgeschwindigkeit – gleich bleiben, egal wo Sie sich im Universum befinden.
Es gibt jedoch Theorien, die darauf hinweisen, dass die Lorentz-Invarianz bei sehr hohen Energien verletzt werden kann. Wenn dies bestätigt wird, brauchen wir neue Gesetze der Physik, um dies zu erklären. Das müssen wir aber auch entdecken.
Wenn die Lorentz-Invarianz bei hohen Energien zusammenbricht, müssen hochenergetische Phänomene ein unerwartetes Verhalten zeigen, das mit der Relativitätstheorie unvereinbar ist. Licht könnte sich beispielsweise mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortbewegen.
Das HAWC-Observatorium hat kürzlich eine Reihe von Gammastrahlen mit Energien über 100 TeV nachgewiesen. Allein diese Tatsache schränkt die Verletzung der Lorentz-Invarianz ein – dies bedeutet, dass sich Photonen im Vakuum nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Dies bedeutet nicht, dass die Lorentz-Invarianz auch bei höheren Energien nicht verletzt werden kann, aber es bedeutet, dass sie innerhalb unserer nachweisbaren Grenzen wahr bleibt. Und das ist wirklich toll.
Die Studie wurde in Physical Review Letters veröffentlicht.
Quellen: Foto: Krebsnebel, Gammastrahlenquelle. (NASA / ESA / J. Hester / A. Loll / Arizona State University)
