Krabbetågen, en kilde til gammastråler. (NASA/ESA/J. Hester/A. Loll/Arizona State University) Fysikere har udført den hidtil mest højenergi-test af lysets hastighed og fundet ud af, at den stadig er konstant overalt i universet, selv i gammastråler spyet ud af kildersåsom eksploderende stjerner.
Dette betyder, at selv ved de højeste energier, vi kan detektere, er en af grundpillerne i Albert Einsteins teori om særlige relativitetsteori står stadig fast.
'Hvordan relativitetsteorien opfører sig ved meget høje energier, har reelle konsekvenser for verden omkring os,' sagde astrofysiker Pat Harding af Los Alamos National Laboratory i New Mexico.
'De fleste kvantegravitationsmodeller siger, at relativitetsteorien vil bryde ned ved meget høje energier. Vores observation af sådanne højenergifotoner hæver overhovedet energiskalaen, hvor relativitetsteorien holder med mere end en faktor hundrede.'
Lorentz invarians er et grundlæggende princip for speciel relativitet. Det udtrykker, at uanset hvor du er i universet, så forbliver fysikkens love - inklusive lysets hastighed - de samme.
Der er dog teorier, der tyder på, at Lorentz-invarians kan krænkes ved meget høje energier.
Hvis dette skulle ske, ville vi have brug for nye fysiklove for at forklare det. Men vi kan måske også opdage det.
Hvis Lorentz-invariansen bryder ved høje energier, så skulle højenergifænomener vise uventet adfærd, der ikke er i overensstemmelse med relativitetsteorien; lys, for eksempel, kunne rejse med forskellige hastigheder.
Det er her gammastråler kommer ind. De er den korteste bølgelængde og den højeste energitype af lys på det elektromagnetiske spektrum, produceret af det radioaktive henfald af atomkerner.
De udsender fra supernovaer, neutronstjerner, stjerneudbrud og områderne omkring sorte huller - meget ekstreme rumfænomener, med andre ord.
Hvis gammastråler skulle accelerere under overtrædelsen af Lorentz-invariansen, ville gammastrålefotoner henfalde til lavere energipartikler, før de nogensinde når Jorden.
Disse partikler med lavere energi kan komme hertil eller ikke, men de ville ikke være gammastråler længere.
Nu skal vi diskutere High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC). Det er den højeste gammastråledetektor, der findes, designet til at detektere gammastråler med den højeste energi, fra 100 milliarder til 100 billioner elektronvolt (100 gigaelektronvolt eller GeV til 100 teraelektronvolt eller TeV).
Det er cirka 100 milliarder til 100 billioner gange energien af synligt lys - hvis vi kunne se det, ville det være blændende.
HAWC-observatoriet er en Cherenkov-detektor. Den består af en række tanke fyldt med vand, med fotomultiplikatorrør, der kan detektere lys. Når en gammastråle rammer den øvre atmosfære, mister den energi på grund af interaktioner med de atmosfæriske molekyler, hvilket skaber et brusende brusebad af lyshastighedspartikler.
Det er disse partikler, som HAWC-observatoriet er designet til at opdage. Når de kommer ind i vandet med høje hastigheder, rejser de (kortvarigt) hurtigere, end lys faktisk kan rejse gennem vandet, da vandet kun bremser lyset lidt.
Dette frembringer en 'luminal boom' - lysækvivalenten til en sonisk boom - som producerer en ultraviolet glød. Den glød hedder Cherenkov stråling , og det er hvad fotomultiplikatorrørene opfanger.
Jo højere energi gammastrålerne udstråler, jo flere partikler i det resulterende brusebad. Det er sådan, fysikere kan skelne mellem gammastråleenergier.
Med denne metode har HAWC Observatory for nylig opdaget en række gammastråler med energier højere end 100 TeV . Alene dette faktum sætter begrænsninger for overtrædelsen af Lorentz-invariansen - det betyder, at fotonerne ikke rejste hurtigere end lysets hastighed i et vakuum.
Faktisk viste ingen af dem nogen tegn på fotonhenfald forbundet med at bryde Lorentz-invariansen.
Det betyder ikke, at Lorentz-invariansen ikke kan bryde ved endnu højere energier, men det betyder, at den ikke er brudt inden for vores påviselige grænser. Og det er virkelig pænt.
'Detektering af gammastråler med endnu højere energi fra astronomiske afstande vil tillade strengere [tjek] af relativitetsteorien,' sagde Harding .
'Eftersom HAWC fortsætter med at tage flere data i de kommende år og inkorporere Los Alamos-ledede forbedringer af detektor- og analyseteknikker ved de højeste energier, vil vi være i stand til at studere denne fysik endnu mere.'
Forskningen er publiceret i Fysiske anmeldelsesbreve .