Ce graphique composé montre une vue du ciel dans des rayons gamma à ultra-haute énergie. Les flèches indiquent les quatre sources de rayons gamma avec des énergies supérieures à 100 TeV provenant de notre galaxie (avec l'aimable autorisation de la collaboration HAWC) imposées sur une photo des 300 grands réservoirs d'eau de l'observatoire HAWC. Les réservoirs contiennent des détecteurs de lumière sensibles qui mesurent les gerbes de particules produites par les rayons gamma frappant l'atmosphère à plus de 16 km au-dessus de la tête. Crédit :Jordan Goodman
De nouvelles mesures confirment, aux plus hautes énergies encore explorées, que les lois de la physique s'appliquent, peu importe où vous êtes ou à quelle vitesse vous vous déplacez. Les observations de rayons gamma record prouvent la robustesse de l'invariance de Lorentz, un élément de la théorie de la relativité d'Einstein qui prédit que la vitesse de la lumière est constante partout dans l'univers. L'observatoire de l'eau de haute altitude Cherenkov à Puebla, Le Mexique a détecté les rayons gamma provenant de sources galactiques lointaines.
"Le comportement de la relativité aux très hautes énergies a de réelles conséquences pour le monde qui nous entoure, " a déclaré Pat Harding, astrophysicien au sein du groupe Neutron Science and Technology du Laboratoire national de Los Alamos et membre de la collaboration scientifique HAWC. "La plupart des modèles de gravité quantique indiquent que le comportement de la relativité se décomposera à des énergies très élevées. Notre observation de ces photons à haute énergie augmente l'échelle d'énergie où la relativité tient par plus d'un facteur cent."
L'invariance de Lorentz est un élément clé du modèle standard de la physique. Cependant, un certain nombre de théories sur la physique au-delà du modèle standard suggèrent que l'invariance de Lorentz peut ne pas tenir aux énergies les plus élevées. Si l'invariance de Lorentz est violée, un certain nombre de phénomènes exotiques deviennent des possibilités. Par exemple, les rayons gamma peuvent voyager plus vite ou plus lentement que la vitesse conventionnelle de la lumière. Si plus rapide, ces photons de haute énergie se désintégreraient en particules de plus basse énergie et n'atteindraient donc jamais la Terre.
L'observatoire HAWC Gamma Ray a récemment détecté un certain nombre de sources astrophysiques qui produisent des photons supérieurs à 100 TeV (un billion de fois l'énergie de la lumière visible), une énergie beaucoup plus élevée que celle disponible à partir de n'importe quel accélérateur terrestre. Parce que HAWC voit ces rayons gamma, il étend la plage que détient l'invariance de Lorentz d'un facteur 100.
"Les détections de rayons gamma encore plus énergétiques à partir de distances astronomiques permettront des contrôles plus stricts de la relativité. Alors que HAWC continue de collecter davantage de données dans les années à venir et d'intégrer les améliorations apportées par Los Alamos au détecteur et aux techniques d'analyse aux énergies les plus élevées, nous pourrons étudier encore plus cette physique, " dit Harding.
