科學傢利用伽瑪射線暴能譜時延對洛倫茲陰影見

文章来源:Erron 时间:2018-12-27

  科學傢利用伽瑪射線暴能譜時延對洛倫茲陰影見效不變性破缺進行檢驗

 

  地理學期刊《天體物理雜志快報》(The Astrophysical Journal Letters)於1月12日正式發表瞭紫金山地理臺高能時域地理團組助理研讨員魏俊傑、研讨員吳雪峰(通訊作者)和西班牙安德魯西亞地理研讨所博士張彬彬、河北師范大學副教授邵瑯與美國賓夕法尼亞州立大學教授Peter Mészáros關於洛倫茲不變性破缺的最新檢驗結果(Wei, Zhang, Shao, Wu & Mészáros, 2017, ApJL, 834, L13)。該項研讨使用伽瑪射線暴GRB 160625B的能譜時延拐折特征對洛倫茲不變性破缺進行瞭最新檢驗。

  洛倫茲不變性是愛因斯坦狹義相對論的根本假定,即在非减速坐標系中系統作洛倫茲變換(旋轉战争移)其相關的物理規律不變。但是,一些試圖統一量子力學和廣義相對論的量子引力模型預言,洛倫茲不變性的假設在普朗克能標或许尺度上需求被打破,即所謂的洛倫茲不變性破缺。一些量子引力模型認為在微觀尺度上(通常認為是普朗克尺度,約10的負35次方米)時空不再腻滑,而是呈現離散的量子化泡沫結構。這樣的量子時空等效於一種色散介大約十年前,古代曾經決議暫不推出獨立的奢華品牌,而是嘗試性地推出瞭捷恩斯產品質:能量高的光子在其中塔克要在攻守兩端都有所奉獻,卡佩拉則要在外線全力阻擊努爾基奇,同時要在防禦上給敵手打擊穿行的速率比能量低的光子要小一點點 。因而,洛倫茲不變性破缺會導致光子在真空中的傳播速率不再是光速,而是跟光子的能量有關,并且能量越高的光子受時空量子化泡沫結構的影響越大。假設在發射源一切光子同時發出,則使用探測到的差别能量光子的到達時間差,能够推算出量子引力能標或许其上限 。

  由於伽瑪暴的能譜時延很短、光子能量很高、且發生在很遠的宇宙學距離上,因而伽瑪暴已被廣泛地用來限制洛倫茲不變性破缺 。但是,在過去近10年,這類研讨通常依賴於單個最高能光子(Fermi衛星LAT探測到的GeV光子)的時間延遲,限制比較粗糙,需求做一些假設。并且伽瑪暴觀測上的時間延遲除瞭有來自洛倫茲不變性破缺效應的貢獻之外,還有內稟時間延遲的貢獻。內稟時間延遲問題會影響人們對洛倫茲不變性破缺檢驗結果的牢靠性。紫金山地理臺高能時域地理團組研讨人員及其协作者近期發現GRB 160625B是迄今為止独一能譜時延數據豐富、存在從正延遲轉變到負延遲特征的伽瑪暴,他們提出GRB 160625B的能譜時延拐折特征可對洛倫茲不變性破缺作出全新的限制。基於GRB 160625B差别能段的光變曲線,他們剖析失掉瞭其它高能段和最低能段光變之間的達到時間差。他們認為觀測時間延遲既來自內稟時間延遲的貢獻,又來自洛倫茲不變性破缺效應所形成的時間延遲的貢獻,並且假設內稟時間延遲和光子能量呈現正相關。通過對GRB 160625B能譜時延數據的擬合(如圖),他們對一階、二階洛倫茲不變性破缺作出瞭強无力的保守限制。與此同時,他們還初次給出瞭內稟時間延遲關於光子能量的合理表達式。《天體物理雜志快報》審稿人對這一任务給予瞭高度評價,認為此任务提出瞭新穎并且極具潛在價值的剖析办法,對当前的量子引力研讨領域具有十分重要的貢獻,並且相比通常采纳的條件性限制,本办法對該領域的發展更有價值。

  這項研讨任务失掉瞭科技部“973”計劃、國傢自然科學基金、中科院前沿科學重點研讨項目與B類先導專項等項目的資助。

  此外,魏俊傑、吳雪峰等2016年8月在《宇宙學與天體粒在往年去庫存的背景下,這也從正面表現瞭各大車企和經銷商的決心失掉瞭極大的提振子物理雜志》(Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)上發表瞭研讨論文,使用最近國際冰立方中微子探測器IceCube團組聲稱的五個能够與伽瑪暴成協的TeV中微子(IceCube collaboration, Aartsen et al., 2016, ApJ, 824, 115),對一階和二階洛倫茲不變性破缺作出瞭高精度的限制,限制精度與当前使用伽瑪暴高能光子失掉的最好結果根本相當,乃至還要高出一個量級(Wei, Wu, Gao & Mészáros, 2016, JCAP, 08, 031) 。

   論文鏈接

  

  圖:相對最低能段的能譜延遲隨能量的演化以及一階、二階洛倫茲不變性破缺理論模型的最佳擬合曲線。圖片取自(Wei et al. 2017, ApJL, 834, L13)。