光速恒定证明（爱因斯坦又赢了）

光速，是目前宇宙中已知的最高速度，无论如何都无法超越。很多科学家都希望能够寻找到“超光速粒子”的身影，但无一成功。

根据3月30日发表于《物理评论快报》中的一篇文章，科学家在位于墨西哥普埃布拉的一座火山上开展了对极端情况下高能光子的测量试验，试图找到光速并非恒定的证据。他们成功了吗？

洛伦兹不变性与相对论

洛伦兹不变性是爱因斯坦狭义相对论的核心，是以荷兰物理学家洛伦兹命名的一个理论。其认为，不论观察者在宇宙的何处、运动状况如何，物理定律对于他来说都是一致且不变的。而狭义相对论据此预言，在宇宙的真空中，在任何情况下，光速都是299791公里每秒，不以观察者的变化而变化。

不过有一些独立于宇宙标准模型外的量子引力模型理论认为，在能量级别十分高的情况下，相对论行为将会崩溃，即由狭义相对论确定的光速恒等性可能会被打破。

能量再高一点

迄今为止所有的实验都无法打破“光速”这一上限，哪怕给粒子加速器赋予再多的能量也无济于事。在穷尽人类所能够控制的能量后，科学家开始将目光转向宇宙，企图寻找由高能天体制造的高能量光子，以验证洛伦兹不变性。

例如伽马射线。如果违反了洛伦兹不变性，那么伽马射线的速度将会变得比光速快或者比光速慢，这会产生明显的变化，在这种情况下，高能光子或高能粒子会衰变或者分裂成低能量粒子，从而无法达到地球被观测到。宏观上看，就是探测器收集到的光子数量大幅下降。

由于宇宙中一些天体释放的伽马射线能级远超过人类能控制的能量，同时这些天体距离地球很远，因此观测高能量天体释放的伽马射线成为了天文尺度下检验洛伦兹不变性的最好手段。这次，科学家利用该理论在墨西哥切伦科夫天文台寻找这些来自于高能天体的信号。

水箱测光子

切伦科夫天文台占地150平方，其内部拥有300个水箱，并设置了高灵敏度探测器。来自星际空间的高能粒子在大气中会与大气分子相互反应生成大量粒子，这些粒子会在接触水时产生微小的闪光，探测器会捕捉这些闪光并转化为电信号，科学家依此可以重建导致闪光的粒子。

通过布置大型水箱集群，科学家可以精确捕捉那些能级高达10 TeV到100 TeV甚至更高的伽马射线，能量约为可见光的1万亿倍到10万亿倍。目前切伦科夫天文台至少观测到了来自4个不同源头的100TeV以上的伽马射线光子流。

通过还原光子能量，科学家得出结论，这些光子流的光子数量并未降低。据计算，这些伽马射线最高能级高达285 TeV，是人类大型强子对撞机中最高能级的40余倍。该结论也意味着这次实验排除了极高能级下，粒子可能会超过光速的可能性。

物理学家马丁内斯-韦尔塔表示，这一观测结果使得现行理论下企图违反洛伦兹不变性的能量门槛提高了100倍，换言之，其将狭义相对论适用的能级上限提高了100倍。

和其他数十次对洛伦兹不变性验证的试验一样，这次研究也已失败告终。爱因斯坦的相对论再次获得了胜利并将适用上限提高了100倍。

下一步，科学家计划给切伦科夫天文台增加水箱，以提高其检测能力。

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