重大突破

　　相对论的基本思想是物理规律在不同参考系具有相同的表达形式，数学上要求物理规律具有洛伦兹对称性。自爱因斯坦提出相对论后，洛伦兹对称性的正确性经历了无数的实验检验，成为现代物理学的基石。

　　然而，描述引力理论的广义相对论和量子力学之间却存在难以调和的矛盾。理论物理学家为了把广义相对论和量子力学统一起来进行了不懈的努力。在某些量子引力理论中，洛伦兹对称性存在微小的破坏，这些破坏只在普朗克能标（~10¹⁹ GeV）下才变得显著。如果存在洛伦兹对称性破坏，高能量的光子将不再稳定，会快速衰变为一对正负电子对（γ→e⁺e^-）或者衰变到3个伽马光子（γ→3γ）。这一过程将导致天体源所辐射的伽马射线能谱在高于某个能量时会突然截断，即更高能量的伽马事例无法存在。

　　最近，中国科学院紫金山天文台的LHAASO分析小组与中国科学院高能物理研究所的毕效军研究员合作，利用我国LHAASO实验观测到的超高能伽马射线事例对洛伦兹对称性进行了高精度的检验。通过分析LHAASO实验数据，他们发现几个具有最高能量光子的伽马射线源能谱即使到拍电子伏以上也都持续向高能延伸，并没有发现任何高能伽马事例“神秘”消失的现象，从而再次验证了洛伦兹对称性。相比以前的实验，LHAASO将洛伦兹对称性的破缺能量标度提高了大约一个数量级，如下图所示。这是当前对这一类洛伦兹对称性的最严格检验。

图：不同实验给出的洛伦兹破缺能标下限。红色和蓝色直方图分别代表一阶和二阶洛伦兹破缺能标。

　　这一研究成果发表在最新一期的《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett.）上。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院和江苏省等基金项目的资助。

　　文章链接: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.128.051102